大气CO2作为主要的温室气体,对温室效应及气候变化有着重要的影响,研究大气CO2变化规律以控制其排放,具有重要的意义。但是,由于CO2在大气中的浓度和梯度都比较低,导致对它的探测较为困难。而传统的地基观测方式空间分布范围有限,其观测结果难以服务于全球CO2监测和研究的需求。因此,可以全球覆盖的天基CO2观测方式正在受到越来越多的瞩目。　　 空间外差光谱技术(Spatial Heterodyne Spectroscopy)是一种具有超高光谱分辨率的新型光谱分析技术。使用该技术实现的空间外差光谱仪,具有结构简单、可靠性强、体积小等特点,非常适合卫星平台搭载。而且,其超高分辨率特性使得空间外差光谱仪对微小的大气CO2浓度变化非常灵敏,在天基CO2观测中具有明显的优势。　　 本文针对空间外差光谱技术的特点,在比较和分析现有辐射传输计算理论的基础上,发展了超光谱信号前向计算模型。该前向计算模型以逐线积分的辐射传输模型LBLRTM为基础,结合从NCEP再分析资料获得的准实时大气状态参数,提高了天基观测光谱信号的模拟精度,并简化了计算过程。利用该辐射传输模式对天基探测大气CO2所需要的探测波段、光谱分辨率、信噪比等参数进行了初步的分析,分析结果对仪器及相关反演方法的设计改进有一定的参考价值。　　 使用Mg元素灯对空间外差CO2大气探测仪样机进行了波长定标,确定仪器实际波长范围在6310.3245cm-1到6373.3443cm-1之间,分辨率约为0.48cm-1。利用标准灯-漫射板系统对仪器进行了辐射定标,通过实测太阳光谱定标结果与模拟光谱的对比,证明空间外差大气CO2探测仪样机可以获得1.58um波段的精细CO2吸收结构,具有探测大气CO2的能力。　　 最后,对2010年4月16日获得的合肥地区地面太阳光谱信号,使用极大似然比值光谱法进行了CO2浓度的初步反演计算,获得了与预期情况较为一致的反演结果。虽然该反演结果中仍存在一定的不确定性,但本文的研究为下一步的CO2定量反演方法提供了有价值的理论依据和技术准备。