二氧化碳(CO2)是一种重要的温室气体，为了能有效地进行全球气候变化的研究，目前公认的基本探测精度要求为1％。为实现如此高精度的探测，人们在现有色散、傅立叶光谱技术上进行着艰苦地挖掘。本文从新的光谱技术角度进行了技术原理、数据处理方法和数据质量检校等方面的分析与实验，这一新技术即是空间外差光谱技术。空间外差光谱技术具有高通量、高光谱分辨的优点，加之其结构简单、体积小、质量轻等特点，具有作为航天遥感器的重要优势。然而，作为新技术它在数据处理、定标过程等方面必然存在新的问题，本文正是在这个研究背景下，从CO2探测需求出发，进行了数据处理方法、仪器定标和地面试验验证等方面进行了相关的研究。　　大气CO2在可见至热红外光谱区均有吸收，本文在对主要光谱区分析并参考相关资料的基础上，分析了1.58μm吸收带，指出其适合用于CO2浓度探测的原因。同时，从仪器性能和反演方法两方面进行了实际应用的分析;在仪器方面，主要对仪器光谱分辨率与仪器信噪比进行了模拟，提出明确的技术要求;在反演方法方面，从最优化估计法入手，考虑了测量误差的影响，以牛顿迭代法为寻优策略对目标函数求极值，实现对CO2浓度参量的求解。　　空间外差光谱的原始数据是干涉图，在对干涉图进行光谱复原以前，不能直接用于大气参量反演。本文以中国科学院安徽光机所自主研发的空间外差光谱仪为技术依托，对空间外差光谱仪的数据处理流程中的关键步骤（扣除暗电流、探测器盲元、相位误差、切趾）进行了分析，并针对其影响提出了相应的解决办法;同时针对大气参量反演的需要，对与仪器数据质量相关的参量，包括ILS、辐射定标误差、波长检测误差进行了模拟，分析其对反演精度的影响，并力求通过定标实验降低这些因素的影响。　　空间外差光谱仪的定标精度直接影响了CO2的探测精度，因此提高定标精度是本文的研究内容之一。仪器的定标过程是一个较复杂的过程，影响因素比较多，定标精度难以控制。本文对空间外差光谱仪的光谱定标与辐射定标都进行了深入研究，并对定标方法提出了改进。本文的波长定标不确定度约为0.008cm-1，相对于以往波长定标不确定度0.04cm-1有了一个较大的提高。在辐射定标方面，通过温度控制方法，解决以往由环境温度变化造成的实验结果不稳定的困扰，使数据的稳定性得到明显提高。　　为了验证空间外差技术对大气CO2的探测能力，本文模仿空间对地观测进行了空间外差光谱仪的地面实验。通过实验测量光谱与大气辐射传输软件计算的模拟光谱的比对，表明测量光谱的特征与模拟谱能够较好的吻合。并依据本文介绍的最优化方法进行了大气CO2反演的初步试验，其结果与同期日本GOSAT的探测结果基本一致。这一综合试验表明，本文有关空间外差光谱技术的模拟分析、数据处理和定标的工作保证了该技术在大气CO2探测方面的基本需求，是这一技术在卫星遥感应用中基础而重要的工作。