人类活动的日益增加引发自然资源的飞速消耗，导致大气污染问题愈加严重。南极臭氧层的破坏，大范围的沙尘传输等环境灾害的出现，对于复杂的大气变化监测方法与手段的研究提出了新的挑战。
　　传统的静止卫星与极轨卫星由于覆盖位置局限、特殊区域仪器设备的运行和维护困难、单个站点的观测能力有限无法获得全球范围的观测数据等因素在大范围、特殊区域的大气监测中的应用受到了限制，无法满足当今所面临的复杂的大气变化监测的需求。随着遥感科学技术的发展，对于地球大气的观测从最初的地基原位监测发展为空基的遥感监测。本文针对目前复杂大气变化监测方法存在的不足，基于深空对地的大气遥感监测方法，提出采用DSCOVR卫星数据进行月基对地观测，从而对地球复杂的大气变化进行监测的猜想。为了验证猜想的可行性，本文基于STK模拟软件对日地月三者轨道的观测关系、可见性情况、星下点的轨迹变化情况进行模拟，发现一次对地观测星下点的移动轨迹，在半年时间内虽然无法同时覆盖两极，但是也几乎覆盖了全球一大半的区域，且星下点具有形变量最小，观测的分辨率最大的特点。研究结果表明月基对地监测复杂的大气变化在覆盖位置、覆盖范围以及观测分辨率等方面具有理论可行性。基于月基对地观测的可见性，对中国北京进行了全年能见度的观测模拟，重点分析了天底观测、临边观测、掩星观测的观测特点和适用情况，反演出高层大气的垂直廓线情况并得出月基对地观测在两极区域的观测情况。实验表明，掩星观测比与传统的观测方式相比较，可以更好的反演出高层大气的垂直廓线情况，对于研究中高纬度地球大气和大范围的大气运动具有重大的意义。
　　为了验证DSCOVR卫星进行月基对地观测复杂大气变化监测的实际可行性，本文重点针对南极区臭氧浓度变化与东亚区域大范围的沙尘传输事件进行了试验研究与分析。采用DSCOVR的臭氧产品数据分析了南极区臭氧浓度日变化情况，并结合温度、风速、风向等气象数据对南极区不同的四个方位的臭氧每日变化情况进行了分析，分析发现臭氧浓度呈现白天温度，夜晚降低的总体趋势，受到太阳辐射的影响，温度越高越有利于臭氧的生成与稳定存在。除了温度的影响，臭氧浓度也与风速风向有关，在风场比较复杂的区域，臭氧浓度较低且不稳定。基于快速反演算法对DSCOVR/EPIC数据进行气溶胶光学厚度的反演研究，针对东亚区域大范围的沙尘传输事件，利用查找表计算得到初值之后采用主流的最优估计算法进行迭代反演，最后结合代价函数最小化求得最优结果。将反演的结果分别于MODIS的官方算法结果、地基观测进行对比验证，结果显示具有一定的一致性。但是极轨卫星每天只有一次观测在对短时间、大范围大气变化无法满足高频次的详细观测。
　　综上可见，深空对地观测，可以提供高时间分辨率，且跨越中高纬度的大范围高频次观测数据，对于大气监测具有十分重大的研究意义。