城市内化石燃料燃烧释放以及不同程度的土地利用方式正在强烈影响大气碳循环和稳定碳同位素的时空变化。本研究以冬季中国多个行政区近地面大气CO2和CH4及其碳同位素作为研究对象,利用移动实时测量的方法给出了大空间尺度和区域空间尺度大气温室气体空间变化的快照。同时,结合实时监测数据和再分析数据,分析气象和人为活动对大气温室气体的影响。研究结果对于提高城市碳循环理解有科学意义,揭示了城市化对大气温室气体排放的影响机制以及温室气体排放的空间差异,将为进一步研究城市碳循环研究提供重要基础。论文取得以下初步研究结果:（1）揭示了近地面大气CO2和CH4及其碳同位素比率的空间变化特征。结果表明,近地面大气CO2在空间上,表现出北部地区和西南地区浓度较低,中部地区和东部地区浓度较高的分布特征。近地面大气CO2的δ13C总体而言空间变化特征不显著,碳同位素贫化区域主要集中在京津冀地区、湖南、湖北以及四川;近地面大气CH4空间上表现出明显异质性:在京津冀地区、内蒙古-宁夏交界处、河南-河北交界处以及四川出现近地面CH4浓度值偏高。次高值出现在云南中东、四川中南部和黑龙江省的东南部;近地面大气δ13C-CH4表现出东北部地区较贫化,中西部地区较富集的空间分布特征。（2）大多数城市的近地面大气CO2和CH4浓度在城市-郊区的空间梯度上表现出明显的城区“穹顶”效应:城市近地面大气CO2和CH4浓度明显高于郊区,这种效应在不同城市表现出不同程度,近地面大气CO2和CH4的δ13C在城市地区表现出比郊区更强的波动趋势。在城区-郊区空间梯度上,低风不是影响近地面气体浓度的主要因素,城区内更强烈的交通运输和生产活动是导致城区-郊区空间差异的主导原因。在区域尺度上,人为活动对大气CO2和CH4产生显著影响。（3）根据δ13C变化定性分析了城市潜在温室气体释放来源。在冬季供暖季,城市地区的近地面CO2浓度升高是由于化石燃料燃烧和汽车尾气排放导致的,南北方地区相似;近地面大气CH4浓度的升高产生原因有所差异,在南方城市主要是由于分配末端使用过程中的逃逸导致,北方城市是由于化石燃料燃烧导致。