全球气候变化研究是当今国际社会一项重要的研究课题。温室效应导致全球气候变暖,诱导各种极端的天气频发。二氧化碳(CO2)作为重要的温室气体,对其进行全球范围内高精度地监测,在气候研究、CO2排放政策的制定和实施等方面有着重要指导意义。传统的地基和空基观测方法精度高,但存在观测站点数量少、空间分布稀疏等缺点。这一点使其无法对全球范围内CO2进行实时监测,而卫星观测可以通过高频率的数据采集获得稳定连续的全球性数据。大气CO2反演过程实际上就是辐射传输模拟谱与卫星测量光谱的逼近过程,客观准确的辐射传输模拟是CO2高精度反演的前提。为满足气候研究的需求,卫星探测C02浓度的精度需要达到0.3%～0.5%。客观准确的辐射传输模拟,牵涉到仪器、地表和大气环境参量的准确性。其中地表高程反映的是大气辐射传输的路径长度,它影响空气总柱量,卫星视场内地表高程的变化会显著增加XC02的不确定性。为了提高反演精度,需要对地表高程偏差引起的CO2反演误差进行定量分析。本文以大气CO2卫星遥感原理为基础,分析了不同地形下的地表高程变化的特征及其对CO2反演精度的影响。利用SRTM地表高程数据研究了平原、山区以及两者交界处这三种地表形态上地表高程的变化,结果表明,遥感过程存在指向偏差,在不同地形条件下,引起的误差差异较大,总体上看,随着地形的起伏程度增加,地表高程误差相应地增加。在地形分析的基础上,从大气CO2辐射传输模拟和反演两方面分析了地表高程变化对CO2浓度的影响。模拟结果表明地表高程偏差对大气C02含量变化影响较大,如每变化100 m,对应的CO2柱浓度变化量约为4.248 ppm。C02反演过程中,尽管采用了一些校正措施,高程值变化100 m,也会造成3.11 ppm的偏差。由此可见,地形变化引起的CO2偏差是非常明显的。本文认为在C02反演过程中,应尽可能克服地形引起偏差,并提出了地表高程误差的阈值为60 m的建议。对地形偏差大于阈值的遥感数据,应予以过滤或者对其反演结果谨慎使用,以保证反演结果应用的可靠性。