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臭氧是大气中十分重要的痕量气体,它虽含量较少,但参与大气中的辐射、化学过程,进而影响大气动力学和热力学过程,影响着全球的气候、环境和生态变化。虽然臭氧总量中仅有10%来自对流层,但作为重要的污染气体,其在低层大气中也扮演十分重要的作用。本文以中国作为重点研究区域,首先研究OMI(Ozone Monitoring Instrument)两种臭氧柱总量算法(TOMS和DOAS)的差异及影响因素,然后采用残差法、线型法、云方法对中国地区的对流层臭氧(Tropospheric Ozone Column,TOC)进行反演和验证。最后,基于OMI-MLS(Microwave Limb Sounder)卫星反演结果,分析了中国地区2005-2016年对流层臭氧的时空变化特征,并将其与近地面臭氧观测结果进行比较。1)OMI TOMS(Total Ozone Mapping Spectrometer)和OMI DOAS(Differential Optical Absorption Spectroscopy)两种臭氧柱总量产品一致性较好。云的存在会导致两种算法产品间的差异增大,其差异随太阳天顶角的增大而增大;像元位置、平流层二氧化硫、吸收性气溶胶对两种算法的差异产生影响较小。2)利用残差法、线型法、云方法反演中国地区对流层臭氧。研究表明仅有OMIMLS残差法、线型法适用于中国地区。随后,本文将上述两种方法的卫星反演结果分别与ECC(Electrochemical Concentration Cell)探空数据、RAMS-CMAQ(Regional Atmospheric Modeling System-Community Multi-scale Air Quality)模式数据进行比较,结果表明OMIMLS最适合中国地区对流层臭氧的反演。3)OMPS(Ozone Mapping and Profiler Suite)同时具备临边和对地观测模式,但由于临边廓线往往探测不到中国地区的对流层顶高度,因此不能利用残差法对OMPS数据进行反演。在CCD(Convective-Cloud Differential)方法的基础上,云方法结合云切片法订正对流层顶和云顶高度之间的臭氧柱,结果显示该方法仅在夏季较为合理,原因与云的物理及微物理特性随季节而变化有关。4)中国地区对流层臭氧柱浓度在近12年持续上升,华东地区、四川盆地为我国臭氧污染高值区,京津冀地区夏季臭氧污染最为严重。中国大部分地区对流层臭氧与近地面臭氧有很高的相关性。