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全球CO2浓度的高精度时空分布测量，对于增强对全球碳循环的理解，改善气候预报模型，提高灾害性天气（如十旱和洪水）预报准确率和环境研究等方面具有十分重要的意义。星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达以卫星作为平台，可在全球范围内进行全天时测量;采用差分吸收方法，基本不受气溶胶和薄云层干扰，具有测量精度高的优点。星载IPDA激光雷达是实现大气CO2浓度高精度时空分布测量的有效方法。本文研究了星载IPDA激光雷达系统中两大类主要误差---随机误差和系统误差的产生原因和误差传递关系，建立了各误差项的仿真模型，并针对测量CO2浓度精度1ppm的指标要求，对误差进行分配，为激光雷达系统各部分提出合理的参数指标。优化了激光雷达工作波长，以使与激光雷达工作波长密切相关的几种误差达到最小。 本研究分为六个部分：第一章阐明了星载IPDA激光雷达测CO2浓度课题的背景和意义，介绍了国内外对于星载IPDA激光雷达的研究情况。第二章分析了CO2分子光谱理论和星载IPDA激光雷达测量CO2浓度的原理，研究了吸收截面，光学厚度和平均浓度等重要参量及其计算方法。第三章阐述了星载IPDA激光雷达测CO2浓度中的两大类误差----随机误差和系统误差，利用误差传递关系建立了误差仿真模型。对误差进行分配，为激光雷达系统各部分提出了合理的参数指标要求。对星载IPDA激光雷达的研究提供了理论依据参考。第四章开展了星载IPDA激光雷达工作波长优化研究，使与激光雷达工作波长密切相关的几项误差----随机误差、温度不确定性误差、频率不确定性误差以及水汽干扰误差达到最小，以提高激光雷达系统测量CO2浓度的精度。最终优化的工作波长On-line为6361.2250 cm-1，Off-line为6360.99cm-1。第五章设计了星载IPDA激光雷达测量CO2浓度仿真软件，集成了各仿真功能子模块，并开发了友好的人机交互界面。第六章研究了星载IPDA激光雷达激光器发射脉冲功率测量方法。利用电荷积分方法，实现了高速窄脉冲的高精度测量，测量精度满足5*10-4相对精度要求。