CO2是大气中的一种重要温室气体，对地气辐射平衡、气候变化影响重大。因近地面的大气信息与人类的活动关系最为密切，因此，准确的测量低对流层大气CO2的体积混合比意义重大。　　 当前对大气CO2的探测主要集中在地面定点仪器测量，而空间分布测量方法较少，激光雷达具有很好的时空分辨率，是大气研究与环境监测的有力工具。本论文综述了大气二氧化碳及其测量方法，利用Raman激光雷达开展了低对流层大气CO2时空分布探测的实验研究。介绍了中科院安徽光学精密机械研究所研制成功的我国第一台测量低对流层大气CO2时空分布的Raman激光雷达系统及其测量原理，形成了规范的操作流程。对激光雷达数据处理算法进行了详细分析，克服了激光雷达几何因子对探测近端数据的影响；详细分析了Raman激光雷达系统的定标方法，提出采用Li7500型H2O/CO2分析仪与Raman激光雷达系统进行对比与标定，精度较高，初步解决了Raman激光雷达的标定问题；并且从激光雷达探测信噪比与探测不确定度两个方面对Raman激光雷达的探测性能及测量的不确定度进行了量化与分析。　　 最后给出了利用Raman激光雷达测得的合肥西郊低对流层大气CO2水平方向约1.2 km、垂直方向约2.0 km的典型时空分布廓线，并且首次获得了合肥地区大气边界层CO2的夜变化趋势。结果表明，CO2的时空分布相对稳定，对比Raman激光雷达测得的近地面30 m处的大气CO2变化趋势与Li-7500型H2O/CO2分析仪数据，两者的变化趋势一致性较好，表明Raman激光雷达可以用于常规定量观测研究。