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全球气候变暖及其引起的极端天气事件已逐渐被大量科学研究证实,CO2浓度增长对全球变暖、气候变化的作用正受到广泛关注。对大气CO2浓度的观测手段、变化特征、影响机制研究成为大气科学的重要研究领域。本研究以中国大陆区域大气CO2浓度为研究对象,以卫星遥感获取的近地面（GOSAT）和对流层中层大气CO2浓度数据（AIRS）为主要数据源,结合地面站点观测数据验证CO2遥感观测精度,获取2010～2012年近地面和对流层中层大气CO2浓度时空变化特征,并分析二者之间的差异。在此基础上,基于近地面CO2浓度的时间序列特征,利用聚类分析方法探究我国近地面CO2浓度空间分布的区域差异,并结合碳源汇、气象要素、社会经济要素等多元数据,通过建立地理加权回归模型分析造成这种时空分异的驱动因素,探究研究区域内碳源汇分布特征及其对大气CO2浓度的影响。本研究的主要结论如下:（1）卫星遥感CO2数据精度:卫星遥感获取的大气CO2浓度数据与地面观测值有良好的时间波动一致性,地面观测站点的振幅高于遥感观测浓度,在区域背景站的相关系数更高。瓦里关站站点观测与GOSAT观测数据相关系数为0.85,与AIRS数据相关系数为0.59。与AIRS对流层中层浓度数据产品对比,GOSAT数据对大气CO2浓度的变化有较好的敏感性,能更好表达地表CO2排放与吸收信息。（2）近地面和对流层中层大气CO2浓度空间分布规律:2010～2012年间我国近地面浓度呈现东南高-西北低的特征,空间上存在两个高值中心,分别位于华中地区与云南南部地区,最高值为392.37ppm。近地面浓度纬向分布"南高北低"特征显著,最大峰值出现在29° N纬圈上。对流层中层浓度空间分布特征与近地面浓度特征相反,高值区出现在我国北方,最高值为393.7ppm,最低值为389ppm,出现在西藏中部。纬向分布呈"北高南低"的特征,其中最大峰值出现在44° N纬圈上。聚类分析将全国分为7个近地面浓度值相近且具有相同波动特征的区域,与我国的气候类型分布有明显的空间一致性。（3）近地面和对流层中层大气CO2浓度时间变化特征:2010～2012年我国近地面及对流层中层浓度值逐渐上升,年均增长都为1.8～2.2 ppm。从季节变化来看,近地面浓度最高值出现在春季,最低值出现在夏季。对流层中层浓度则为春夏季节浓度高于秋冬季节。受高空的大气垂直混合作用影响,对流层中层浓度值相对于近地面有明显的滞后效应。基于聚类分析及典型城市时间变化分析结果发现,受地理位置等环境因素影响,不同区域间时间变化差异明显。（4）近地面大气CO2浓度的影响因素:碳排放量与大气CO2浓度在区域尺度上的关系明显,不同聚类之间呈现对数关系的显著正相关,决定系数R2=0.87（p<0.01）。植被及气温的季节波动解释了大气CO2浓度的时间变化规律,全国大部分地区呈显著的负相关关系。海拔高度分级结果显示在海拔低于1000米及1500米至2500米范围出现两个浓度高值区,与人口和GDP的高程分布趋势一致,大气的稀释作用对近地面CO2浓度时间变化作用不明显。（5）基于地理加权回归模型的近地面大气CO2模拟:地理加权回归模型结果显示影响大气CO2浓度的因素包括碳排放量、植被指数、高程、温度、人口密度、GDP及稀释指数。地理加权回归模型的模拟结果(R2=0.83,p<0.01 显著高于全局线性回归模型（R2=0.73,p<0.01）。全国范围内对CO2浓度影响较大的因素主要包括碳排放量、植被指数,高程、气温以及社会经济因素的影响也普遍存在,稀释指数对近地面大气CO2浓度的影响仅出现在秋季,人为碳排放在我国东部地区对大气CO2浓度表现出明显的促进作用。本研究可为客观认识我国近地面与对流层大气CO2浓度时空分布特征,定量地揭示各类驱动因素对我国近地面大气CO2浓度的影响程度提供参考。