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大气CO2通量（简称碳通量）反演法是估算陆地碳源汇的重要方法,它是在模型动态运行过程中通过比较模型模拟值与观测值的差值,采用贝叶斯同化方法对先验碳通量持续调整和优化。GEOS-Chem模型作为目前最为流行的全球大气传输模型之一,在碳通量反演领域具有广阔的运用前景。本文以GEOS-Chem作为正演模型,参考中国碳追踪同化系统（Carbon Tracker-China,CAS,以下简称CT-China）同化框架,基于细化后的Transcom生态分区,使用卫星-地基联合观测数据,构造了一个新的碳通量同化反演系统,并对新构建系统中的关键参数进行了敏感性测试以及同化效果验证。主要工作和成果如下。（1）基于CT-China碳通量,对GEOS-Chem模型模拟CO2浓度的效果进行评估。结果表明,GEOS-Chem模型使用自带碳通量和CT-China后验碳通量都能较准确的模拟出全球CO2浓度的时空分布,全球地表平均CO2浓度年增长均为2.081ppm左右。但两者的季节振幅差异较大,CT-China系统后验通量模拟的CO2浓度在夏季模拟精度更高,而在春冬季存在一定程度低估。综合来说,GEOS-Chem模型具有合理模拟全球CO2浓度分布的能力。（2）在上述研究基础上,构建了一个新的碳通量反演同化系统,包括构建方法、关键参数设定以及源程序构成,并对该系统中的分区大小、集合大小、滞后窗口大小以及观测数据类型等关键参数进行了敏感性实验。结果表明,该系统对分区大小和观测数据类型的敏感性程度远大于集合大小与滞后窗口。其中,是否增加GOSAT卫星CO2柱浓度观测数据为同化系统输入数据,对同化结果影响很大,在地基观测数据稀少的区域,地基同化系统的估算误差较大。（3）最后对同化反演结果进行站点验证和时空分析。结果表明,新构建的碳通量同化反演系统在2009年6月至2010年5月间的后验CO2浓度与地基观测相比,全球平均误差（Bias）和均方根误差（RMSE）为-0.147±2.428ppm。净生态系统碳通量总量表现为-3.893Pg C?yr-1的碳汇,略小于CT-China的结果（-4.397Pg C?yr-1）,其中北半球为-3.167Pg C?yr-1,北半球的陆表净碳通量为-1.910Pg C?yr-1。不确定性分析表明,在观测值多且精度高的欧洲和北美温带不确定性降低较大,而在南美区域不确定性降低最小。与总生态系统初级生产力在北半球的对比分析结果表明,在北半球总初级生产力高的区域,陆表净碳通量相比也较高,而东南亚以及俄罗斯陆表净碳通量与总初级生产力空间分布不尽相同。