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定量估计全球区域尺度碳源、汇对研究气候变化，预测未来大气CO2浓度增加并制定国际间的应对方案有十分重要的意义。中国全球二氧化碳监测卫星（碳卫星）由国家科技部和中国科学院共同资助，将于2016年发射，是继日本GOSAT和美国OCO-2之后的第三颗温室气体监测卫星。为了评估碳卫星观测对陆地碳源、汇估计的提升效果，本文利用GEOS-Chem模式模拟大气CO2三维浓度场，在此基础上根据碳卫星主要参数模拟合成全球大气平均CO2干空气混合比(XCO2)观测数据;利用碳卫星的模拟观测数据，基于集合卡尔曼滤波来同化反演陆地CO2源、汇，并进一步分析其不确定度。 通过对碳卫星XCO2模拟观测数据的统计分析表明本文模拟的碳卫星全球XCO2观测数据能够反映出CO2柱浓度的季节变化特征及区域分布差异。进一步开展了基于模拟碳卫星XCO2的通量同化模拟实验，获得2009年的CO2通量数据，相比给定偏高的通量先验值为:11.89±1.88GtC/yr，经过通量同化，得到2009年陆地CO2通量的后验值为:7.22±0.78 GtC/yr，相对已知真值误差为:+0.82GtC/yr，有效改进了先验值。同时地表CO2通量估计的不确定度从1.88GtC/yr降低到0.78GtC/yr，降低比例达到58.5％，表明未来碳卫星的XCO2观测数据对估计陆地CO2通量具有显著的提升效果。另外，地表CO2通量反演结果很好地再现出不同区域的CO2源、汇季节变化特征。北半球中高纬度陆地区域，冬季为源，夏季为汇;而在热带及南半球，CO2通量的季节变化则不明显。 由于日本GOSAT(降交点当地时下午13:00)和美国OCO-2（升交点当地时下午13:30）均采用下午轨道进行观测，中国碳卫星选择不同时间过赤道的轨道能否获取更多的额外CO2信息是一个值得探讨的应用问题。为了分析碳卫星运行在上午过赤道的轨道上的可行性，针对反演陆地地表CO2通量的误差和不确定性两个指标，对比同化上午不同时间（9:30，10:30和11:30）与下午13:30的4个不同时间轨道碳卫星模拟观测XCO2对地表CO2通量估计提升效果的差异。结果表明同化不同时间观测的卫星数据得到的2009年全年陆地CO2净排放相差很小，低于0.06GtC，通量不确定度差别低于0.04GtC;4个时间同化后的通量值及其不确定度均有很大的提升。不同时间反演得到的陆地CO2通量误差具有相同的季节变化趋势，冬季在北半球中高纬区域CO2通量反演均表现出明显的正偏差。因此我们在给定模拟条件下，从CO2通量反演的角度，初步验证了碳卫星使用上午过赤道当地时的轨道影响不大。