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全球变暖是当今国际社会广泛关注的全球性环境问题，IPCC认为近一百年来，全球大气中CO2浓度的迅速增加导致了全球气候变暖。研究表明大气中CO2的浓度及其空间分布是全球气候变化评估中的主要不确定性因素之一。由于CO2主要的源和汇均在边界层大气，所以边界层大气CO2浓度及其分布成为全球变化关注的热点。传统的CO2浓度地基观测网点分布稀疏，观测数据不能满足区域尺度下CO2全球分布制图的需求，基于卫星平台的观测方式则可以提供区域尺度的遥感数据。与热红外遥感相比，短波近红外波段卫星传感器接收的是CO2的吸收信号，观测辐射来源于太阳光谱，对近地层CO2浓度变化敏感，因此成为当前国际研究热点。由于短波近红外通道观测数据受气溶胶及云散射影响显著，而我国是气溶胶高值区，因此在进行卫星反演方法研究中，如何估算由于气溶胶多次散射对CO2观测反演精度的影响十分关键。在这样的背景下，本文开展了短波近红外卫星遥感反演方法的相关研究，主要包括:
1)分析了大气温度、气溶胶对短波近红外CO2卫星遥感的影响。依据当前大气温度廓线反演的精度水平，模拟分析了1K气温随机误差对卫星CO2遥感观测的影响，并评估其最终对CO2反演精度的影响;模拟了不同气溶胶类型对卫星CO2遥感观测及反演精度的影响。
2)阐述了大气遥感反演问题求解的思路和方法，讨论分析了最优化理论框架下的几种物理反演方法及其之间的联系与优缺点;在已有方法的基础上，针对迭代反演过程中出现的Hessian矩阵奇异、非正定等问题，提出了一种新的阻尼牛顿方法MDNM克服上述问题导致的反演不收敛，并通过模拟实验验证了新方法的有效性。
3)介绍了基于光子路径概率分布函数(PPDF)方法的气溶胶散射效应估算方法，利用O2-A通道的模拟观测数据，详细分析评估了在不同地表反射率条件下，基于PPDF方法参数化多种类型气溶胶散射效应的精度水平;并提出了同步反演的方式来解决如何利用O2-A通道反演得到的参数化因子来校正CO2通道观测的气溶胶散射;综合2）中的MDNM方法，构建了具有气溶胶散射效应估算校正的CO2反演方法PPDF-MDNM。
4)利用TCCON站点、中国科学院遥感与数字地球研究所地基FTS观测资料，对本文提出的卫星CO2反演方法PPDF-MDNM进行了比对验证;并将本文的CO2反演结果与GOSATL2级产品进行了比对。
5)利用GOSATL1B数据反演了2010年～2012年中国地区XCO2的季均值、年均值分布资料，并分析了我国部分地区CO2浓度在过去三年内的变化趋势。