痕量气体是大气重要的组成成分,在地球生命演化、全球气候变化以及大气化学发展中发挥着重要作用。近年来,由于痕量气体含量变化引起的臭氧空洞、光化学烟雾等环境问题日益加剧,因此实现全球痕量气体的高精度探测变得极为迫切。卫星临边探测模式能够避开地表辐射且观测路径较长,兼具高垂直分辨率和高空间覆盖,适合对于10-100km的中高层大气痕量气体进行探测。太赫兹波段既拥有可见光波段的高灵敏度,又具备微波波段的穿透能力,在中高层大气成分探测方面具有其独特优势。而痕量气体分子在太赫兹波段内具有丰富的特征吸收谱线,因此太赫兹临边探测具有高精度测量大气痕量气体垂直分布的能力,已经成为国际上痕量气体探测的最主要方式。目前,国际上已率先发射星载太赫兹临边探测器,成功实现了多种痕量气体的遥感探测。然而我国在卫星临边探测载荷领域还是空白,缺乏载荷设计所必需的辐射特性分析和反演算法开发等关键技术的研究。针对以上问题,本文基于ARTS辐射传输模式和载荷探测模型模拟计算太赫兹临边探测亮温,然后基于模拟亮温和真实观测亮温数据实现了痕量气体神经网络和最优估计反演算法。通过以上痕量气体太赫兹临边探测全链路仿真试验,对太赫兹临边探测中的痕量气体辐射特性、反演算法优化和探测精度分析等关键问题开展研究分析。本文对太赫兹临边探测开展辐射特性研究,得到了不同痕量气体太赫兹临边探测的膝点高度、浓度变化敏感性及背景温度廓线变化敏感性。在此基础上实现了痕量气体临边探测的神经网络和最优估计两种反演算法,能够达到痕量气体临边探测精度的需求,且仿真试验表明前者反演精度更高。以上研究成果可为我国将来研制痕量气体太赫兹临边探测载荷提供关键技术支撑。