甲烷（CH4）作为引起气候变暖的重要温室气体之一,其对全球温室效应贡献的辐射强迫（增温潜能）约占所有温室气体的16%。目前遥感卫星观测以其观测范围广、观测统一稳定、获取数据精度高等诸多优势,已成为获取全球和区域大气CH4浓度数据的主要手段,能为全球和区域CH4排放以及碳循环研究提供数据基础。然而,由于观测的天气状况和卫星观测模式等限制条件的影响,卫星观测反演的大气CH4柱浓度（XCH4）数据在时空上存在大量数据空白,呈现出不连续、不均匀的分布,不能准确地为我们揭示全球大气CH4浓度时空分布特征和变化规律,难以满足实际应用需求。为获取时空连续且准确的全球大气CH4浓度数据,深入理解大气CH4浓度的时空分布特征和变化规律,本研究基于时空地统计学方法,结合卫星遥感观测反演的大气CH4浓度数据,提出了一种基于卫星观测的全球XCH4时空连续数据生成方法,利用长时间序列GOSAT观测反演数据处理生成了一套全球XCH4时空连续数据产品（Mapping-XCH4）。利用交叉验证、估计误差分析、地面站点（TCCON）和Carbon Tracker模型模拟对方法和Mapping-XCH4数据产品进行了精度验证和比较,以评定该方法的有效性和产品的可靠性。为了验证方法的普适性,以亚欧大陆为试验区,处理生成并讨论了Sentinel-5P卫星XCH4时空连续数据产品精度。进一步利用Mapping-XCH4数据集对全球和区域大气CH4浓度的时空变化特征进行了分析,并结合地面CH4排放数据,解析了不同地表排放下的大气CH4浓度的时间变化特征与规律。论文研究内容和所得结论如下:（1）提出了基于卫星观测反演的全球XCH4时空连续数据生成方法,并利用GOSAT卫星观测数据处理生成了一套全球时空连续分布的Mapping-XCH4数据集（2009年4月–2020年4月,3天/1°×1°空间格网）。结果显示,该方法估算结果精度高,具有一定的可靠性和普适性,且生成的Mapping-XCH4数据集比Carbon Tracker模型模拟结果更为精细地刻画了大气CH4浓度的时空特征,有效填补了卫星观测反演XCH4数据中存在的大量空白。该研究结果可广泛应用于解决全球卫星CH4观测数据在时空上的不连续、不均匀分布问题。（2）利用本研究处理生成的Mapping-XCH4数据集,对全球XCH4的时空变化特征进行了分析。结果表明,在空间上,北半球XCH4整体高于南半球,且在随纬度带呈现出明显的空间变化,即纬度越高,XCH4越低。在时间上,从2009年4月到2020年4月,全球XCH4呈现出逐年递增状态,年平均增量为7.5 ppb,且呈现出季节性变化规律,主要表现为秋冬季节高值、夏秋季节低值,XCH4最高值出现在11月和12月,最低值出现在6月和7月,季节性波幅高达11.4 ppb,合理地揭示了全球CH4浓度的时空特征和变化规律。（3）进一步与EDGAR地面CH4排放数据进行相关统计分析发现,Mapping-XCH4数据集与EDGAR排放清单存在显著的相关性,且所展现的空间格局比Carbon Tracker‐CH4模型模拟数据更加符合排放清单中的CH4浓度地空间分布,充分说明地面排放对CH4浓度分布的主导性影响。此外,研究还分析了Mapping-XCH4数据集在典型地表排放地区XCH4随时间的变化特征。结果表明利用Mapping-XCH4数据集,通过对全球和区域尺度上的大气CH4浓度进行时空变化解析,可以揭示CH4排放的时空格局。未来有望进一步结合其他卫星观测数据,如生态植被、土地覆被、农业人为排放等统计数据,在检测大气CH4浓度变化的驱动因素中具有潜在的应用价值。