大地震给人类带来巨大灾难，通过监测和预测地震减轻地震灾害是迫切的社会需求。地震发生前后由于构造应力场作用，大量的地球内部气体（CO、CO2、H2、Hg、He、Rn和CH4等）会沿断裂向上逸出到地表。利用新兴的卫星高光谱遥感技术监测地震带地下逸出气体，研究气体异常与地震活动的关系，不仅在科学方面能揭示地震活动过程中地球化学变化过程，而且能丰富地震监测的技术手段，在减轻地质灾害方面有应用价值。本文利用AIRS获取的2003~2012年CO、O3和CH4数据，建立了全球不同月份的CO、O3和CH4背景场。通过剔除背景的影响，提取了2003~2012年全球113个7级以上地震（震源深度<35km）的CO、O3和CH4异常，分析了其在地震前后的异常特征，进而探讨了异常形成机制及其与地震的关系。论文主要取得如下结果：（1）113个震例中，出现CO、O3或CH4异常的概率达到63.7%。CO异常震例54个，占研究震例的47.8%，异常强度范围为0.88~11.92×1017molecules/cm-2；O3异常震例65个（57.5%），异常强度范围为11.72~74.56DU；CH4异常震例34个（30.1%），异常强度范围为1.17~5.05×10-8。（2）CO、O3、CH4异常大多在震前3个月出现，只有四分之一左右的震例在地震当月或者震后出现气体异常。CO和O3异常持续时间较长，从1到12个月以上不等，大多在6个月以上；CH4异常持续时间相对较短，多在6个月以下。（3）CO、O3和CH4气体地球化学异常主要是由地震孕育过程中的地球脱气增加造成的。地下脱出的气体在大气中发生各种物理化学过程，最终导致了这些气体地球化学异常。（4）CO、O3和CH4之间相互反应、相互依赖，关系密切。CO和CH4是O3的重要前体物，都受OH浓度的影响，研究它们之间的关系和异常特征有利于了解地震活动的演化过程。