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温室效应导致的气候变暖是当今国际社会普遍关注的热点问题。甲烷(CH4)是大气中一种重要的温室气体，它能产生较强的温室效应。同时CH4是重要的大气微量成分，其浓度变化对大气化学过程有重要作用，并且影响着地气系统的辐射平衡过程，进而会影响气候和环境的变化。近年来大气CH4浓度不断攀升，目前已达工业化前的两倍多，大气CH4浓度的持续增长引起国际广泛关注，各国专家学者开始采用各种方法探测CH4浓度变化。大气CH4浓度的准确探测，对于掌握大气CH4时空分布，了解CH4源汇变化规律，预测全球气候变化有重要意义。传统的地基观测方法受到时间和空间的限制，缺乏进行全球大范围实时探测的能力。相比而言，卫星观测可以覆盖全球，获得稳定连续、时空一致性较好的、全球和区域尺度的数据，具有较大优势和发展前景。目前国际上已经发射了多颗温室气体探测卫星，在温室气体的遥感研究中取得了很大进展，我国也正在积极开展相关领域的研究工作。本文以此为研究背景，对大气CH4卫星遥感基本原理进行分析，在此基础上构建大气CH4反演方法，然后对反演过程中的误差影响进行分析，并探索相应的校正方法，最后通过卫星遥感数据对校正方法进行检验。 大气CH4卫星遥感基本原理是对大气CH4进行深入研究的基础。太阳辐射在大气中传输，最终到达卫星探测器。对卫星探测器接收到的信号进行处理，可得到对应的入射光光谱，根据CH4的吸收特征即可从中提取CH4浓度信息。在此基础上构建大气CH4反演方法，主要包括反演通道的选择、前向模型和反演算法的相关研究，以及遥感数据的获取方式和处理过程。对CH4各吸收带的吸收特性进行分析，得出1.64μm吸收带适合用于CH4浓度探测。模拟光谱通过大气辐射传输模型LBLRTM获得，实测光谱通过GOSAT卫星数据获得，利用基于最优估计理论的非线性迭代法反演CH4浓度值。 大气散射是影响大气CH4反演精度的重要因素，散射效应会导致CH4浓度的错误估计，其造成的误差不可忽略。散射效应的准确校正是提高大气CH4卫星遥感精度的关键。基于光子路径概率密度函数的PPDF方法是校正散射效应的有效方法。该方法以等效理论为依据，将大气散射效应参数化，利用0.76μm O2通道反演得到参数化因子（即为PPDF因子）;PPDF因子经过适当修正后，即可用来构造大气有效透过率模型，校正CH41.64μm波段散射效应的影响。首先对PPDF方法的基本原理进行介绍，然后设计了PPDF方法校正散射效应的具体流程，最后利用GOSAT卫星数据对其进行检验，证实了PPDF方法的正确性和有效性。 卫星观测面对的地表、大气影响较为复杂，获取的地表及大气参数很难保证其精确性，直接影响反演精度。卫星遥感器接收到的信号是地表及大气共同作用的结果，因此地表反射率和大气状态参数的不确定性是反演误差的重要来源。针对地表特征和大气状态参数的影响，采用比值光谱法和CO2吸收带法进行校正。首先通过模拟光谱反演，研究了地表反射率和大气状态参数对气体反演的影响程度，然后介绍了比值光谱法和CO2吸收带法的原理，最后利用GOSAT卫星观测数据进行反演验证，证实了校正方法的正确性和有效性。本文开展的研究工作，对提高大气CH4反演精度和研究全球CH4时空分布具有重要意义。