地表气压、气溶胶和云参数是碳卫星主目标CO2反演的重要辅助信息，同时，地表气压还是反映天气系统演变的重要参数。而氧气因其在地球大气中混合均匀、体积比恒定，且在758～778nm波段（氧气A带）的吸收“纯净”、动态范围大的特点，可以用来提取地表气压、大气气溶胶的廓线和云检测方法研究。国际上已有的和我国未来的以CO2为探测目标的碳卫星的设计波段包含了氧气A带超精细光谱探测设计。论文针对我国2016年将要发射的碳卫星TanSAT高分辨率光谱仪指标参数，探索了利用高光谱分辨率氧气A带数据获取地表气压及气溶胶信息的能力。主要内容概括如下:　　1)基于逐次散射法的全矢量辐射传输模式SOSVRT、LBLRTM逐线积分模式，构建了适用于氧气A带的高光谱辐射传输模式;　　2)针对TanSAT高光谱指标，模拟分析了地表气压、大气气溶胶类型、光学厚度及高度分布、地表反照率、太阳天顶角等参数对氧气A带观测光谱的影响;　　3)利用信息论和主成分分析技术结合敏感性分析，进行氧气A带反演地表气压、气溶胶廓线的通道选择及快速计算;　　4)基于最优估计理论，构建了利用地表气压和气溶胶信息的氧气A带联合反演算法，开展GOSAT卫星反演试验，并利用地面台站实测数据对反演结果进行验证。　　针对TanSAT的敏感性分析及反演试验表明，大气温度廓线、气溶胶光学厚度、地表反照率的不确定性对地表气压反演结果影响较大。模拟研究结果表明:(1)当信噪比为360时，暗地表情况下(Albedo＜0.1)，地表气压反演误差较大(＞6hPa);随着Albedo的增加，地表气压误差逐渐减小，当Albedo大于0.15时，地表气压反演精度可优于4hPa;(2)太阳天顶角、卫星观测角仅在较亮地表(Albedo＞0.2)情况下对地表气压反演结果有重要影响，太阳天顶角或卫星观测角每增加15°地表气压反演误差增加约1hPa;(3)当气溶胶类型已知时，氧气A带可以获得较为精确的气溶胶光学厚度和标高信息，地表气压反演误差随着气溶胶光学厚度(AOD)增加而增加(当AOD大于0.3时，地表气压误差大于4hPa);(4)由于TanSAT信噪比的限制，即使在提供气溶胶、大气廓线等较为精确的先验信息情况下，其地表气压探测精度很难优于2 hPa。利用GOSAT数据的反演结果表明，本算法反演的地表气压均方根误差(RMSE)约为6hPa，略优于GOSAT L2产品，反演精度主要受气溶胶光学厚度和初始温度廓线精度的影响。　　利用81个气象台站数据对NCEP、ECMWF和MERRA的中国区域地表气压产品的适用性和精度进行了评估。与气象站观测数据相比，三者地表气压（白天）RMSE分别为2.36hPa，3.44hPa和3.38hPa;误差分布存在明显的区域特征:中国中东部地形平坦区域误差较小，西部地区三套资料精度明显下降。　　此外，开展了基于主成分分析的快速云检测方法研究，并利用GOSAT氧气A带观测数据进行反演实验，并与CAI的云产品进行了对比分析。结果表明，本算法与CAI云产品吻合度较高（约为93％）。