本书是未来产业（碳中和）新兴领域“十四五”高等教育教材。

本书针对我国“双碳”目标下碳源监测的重大需求，系统介绍了各项碳源监测技术的基本原理、系统设计、数据处理方法和技术应用。全书内容包括绪论、非分散红外在线检测及红外差分遥感技术、傅里叶变换红外光谱技术、可调谐半导体激光吸收光谱技术、腔增强吸收光谱技术、光声光谱技术、激光雷达技术、质谱技术、卫星遥感监测技术、温室气体排放通量测量技术及立体监测技术等，共十一章。本书主编刘文清院士及其团队是我国最早开展温室气体、碳源监测技术和装备研发的创新研究群体，本书根据科研一线人员的最新研究成果，系统展示了碳源监测技术的原理、测量系统、研究方法和技术特色。

本书可作为高等学校大气科学、分析化学、资源与环境、环境科学与工程、地球物理学、地理科学、遥感科学与技术类专业本科生和研究生的专业课教材，也可作为其他相关专业师生及科技人员的参考书。

前辅文
第一章 绪论
  第一节 碳源监测概述
   一、全球变暖背景
   二、国际碳监测现状
   三、碳监测现实意义
  第二节 碳监测技术进展
   一、原位监测技术
   二、遥感监测技术
  本章总结
  思考题
  参考文献
第二章 非分散红外在线检测及红外差分遥感技术
  第一节 非分散红外在线检测及红外差分遥感技术发展历史
   一、非分散红外技术发展历史
   二、红外差分遥感技术发展历史
  第二节 非分散红外在线检测及红外差分遥感技术原理
   一、非分散红外技术的基本原理
   二、红外差分遥感技术的基本原理
  第三节 非分散红外在线检测及红外差分遥感系统
   一、非分散红外系统组成分类
   二、典型非分散红外分析仪示例
   三、地基红外差分遥感系统
  第四节 非分散红外在线检测及红外差分遥感技术的应用
   一、机动车尾气检测
   二、工业源烟气排放检测
   三、环境大气检测
  本章总结
  思考题
  参考文献
第三章 傅里叶变换红外光谱技术
  第一节 傅里叶变换红外光谱技术原理
   一、大气分子吸收基础理论
   二、迈克尔孙干涉仪基本原理
   三、干涉图的光谱复原
  第二节 傅里叶变换红外光谱测量系统
   一、傅里叶变换红外光谱测量系统简介
   二、主动式FTIR测量系统
   三、被动式FTIR测量系统
  第三节 傅里叶变换红外光谱数据处理
   一、红外光谱数据预处理
   二、红外光谱定性分析方法
   三、红外光谱定量分析方法
  第四节 傅里叶变换红外光谱技术在碳源监测中的应用
   一、应用背景
   二、抽取式FTIR技术碳源监测应用
   三、开放光路FTIR技术碳源监测应用
   四、地基高分辨率FTIR技术碳源监测应用
   五、被动FTIR遥测、星载FTIR遥测技术碳源监测应用
  本章总结
  思考题
  参考文献
第四章 可调谐半导体激光吸收光谱技术
  第一节 可调谐半导体激光吸收光谱原理
   一、朗伯-比尔定律
   二、分子光谱吸收线强
   三、分子光谱吸收线型
   四、直接吸收光谱技术
   五、调制吸收光谱技术
  第二节 可调谐半导体激光吸收光谱检测系统
   一、激光器
   二、光电探测器
   三、多次反射长光程吸收池
   四、开放光路长光程探测结构
  第三节 可调谐半导体激光吸收光谱数据处理
   一、直接吸收光谱处理算法
   二、波长调制光谱处理算法
  第四节 可调谐半导体激光吸收光谱技术在碳源监测中的应用
   一、温室气体原位点式监测
   二、温室气体开放光路式监测
   三、温室气体通量监测
  本章总结
  思考题
  参考文献
第五章 腔增强吸收光谱技术
  第一节 腔增强吸收光谱技术的发展历程
   一、国外发展情况
   二、国内发展情况
   三、谱线选择情况
  第二节 腔衰荡光谱技术原理
   一、腔衰荡基本原理
   二、腔衰荡模式理论
   三、腔衰荡形式
   四、腔衰荡光谱特点
  第三节 腔衰荡光谱测量系统
   一、系统设计思想
   二、光路系统
   三、气路系统
   四、电路系统
   五、CRDS实验系统
  第四节 腔衰荡光谱数据处理
   一、CRDS系统检测信号拟合
   二、检测灵敏度计算
   三、测量稳定性评估
  第五节 腔衰荡光谱技术在碳源监测中的应用
   一、CRDS技术在地面碳源监测中的应用
   二、CRDS技术在空中碳源监测中的应用
   三、CRDS技术在海洋碳源监测中的应用
  本章总结
  思考题
  参考文献
第六章 光声光谱技术
  第一节 光声光谱原理
   一、光声光谱历史背景
   二、气体光声光谱理论
   三、气体弛豫率
  第二节 光声系统的组成
   一、激发光源
   二、光声腔
   三、声电换能器
  第三节 光声光谱数据处理
   一、光声光谱噪声来源及损耗机制
   二、微弱声信号检测技术
   三、气体浓度的反演过程
  第四节 光声光谱技术在碳源监测中的应用
   一、大气氧化亚氮光声测量
   二、大气甲烷光声测量
   三、大气一氧化碳光声测量
  本章总结
  思考题
  参考文献
第七章 激光雷达技术
  第一节 激光雷达技术原理
   一、大气臭氧与温室气体
   二、激光雷达系统基本结构
   三、差分吸收激光雷达
   四、光学多普勒效应
   五、多普勒频移探测技术
   六、扫描技术
  第二节 激光雷达测量系统
   一、差分吸收激光雷达系统
   二、相干探测多普勒测风激光雷达系统
   三、直接探测多普勒测风激光雷达系统
  第三节 激光雷达数据处理
   一、差分吸收激光雷达反演方法
   二、相干探测多普勒测风激光雷达反演方法
   三、直接探测多普勒测风激光雷达反演方法
  第四节 激光雷达技术在碳源监测中的应用
   一、差分吸收激光雷达的实际应用
   二、多普勒测风激光雷达的实际应用
  本章总结
  思考题
  参考文献
第八章 质谱技术
  第一节 质谱原理
   一、进样系统
   二、离子源
   三、质量分析器
   四、检测器和数据处理系统
   五、质谱的性能指标
  第二节 气相色谱-质谱仪
   一、研究对象
   二、基本原理
   三、工作流程
   四、质量控制
   五、应用案例
  第三节 同位素比质谱仪
   一、研究对象
   二、基本原理
   三、工作流程
   四、质量控制
   五、应用案例
  第四节 加速器质谱仪
   一、研究对象
   二、基本原理
   三、工作流程
   四、质量控制
   五、应用案例
  第五节 水下质谱仪
   一、研究对象
   二、基本原理
   三、工作流程
   四、质量控制
   五、应用案例
  第六节 微型多重反射式飞行时间质谱仪
   一、研究对象
   二、基本原理
   三、工作流程
   四、质量控制
   五、应用案例
  本章总结
  思考题
  参考文献
第九章 卫星遥感监测技术
  第一节 温室气体遥感卫星及其载荷
   一、温室气体遥感卫星分类及观测模式
   二、温室气体综合观测卫星及其载荷
   三、温室气体专用观测卫星及其载荷
   四、温室气体卫星及其载荷发射计划
  第二节 卫星遥感反演算法
   一、加权函数修正差分吸收光谱算法
   二、迭代最大后验概率差分吸收光谱算法
   三、全物理算法
   四、代理算法
   五、卫星反演算法验证
  第三节 卫星遥感在碳源监测中的应用
   一、温室气体排放识别和量化
   二、温室气体浓度时空分布分析
   三、清单验证和模型校验
   四、气候影响评估
   五、卫星遥感与人工智能融合
  本章总结
  思考题
  参考文献
第十章 温室气体排放通量测量技术
  第一节 箱式法
   一、测量原理
   二、应用案例——城市草地温室气体排放通量测量
  第二节 微气象学方法
   一、空气动力学法
   二、示踪剂法
   三、质量平衡法
   四、涡度相关法
  第三节 逆扩散技术
   一、测量原理
   二、应用案例——农业源温室气体排放通量测量
  本章总结
  思考题
  参考文献
第十一章 立体监测技术
  第一节 温室气体立体监测技术体系
  第二节 大气立体监测技术系统典型应用
   一、京津冀城市群碳监测网络
   二、合肥区域CO2立体监测
   三、北京冬奥会温室气体监测
  第三节 区域碳汇通量测算
   一、地表碳汇通量监测
   二、区域碳汇立体监测
  第四节 区域和城市碳排放通量测算
   一、巴黎碳监测网络
   二、洛杉矶城市群碳监测
   三、东京城市群立体监测
   四、CO2多源数据同化计划
  第五节 碳减排控制技术
   一、化石燃料清洁高效利用技术
   二、可再生能源技术
   三、低碳利用及能效提升技术
   四、生态固碳增汇/负排放技术
  本章总结
  思考题
  参考文献
附录1 气体两种浓度（体积浓度与质量浓度）表示法的换算关系
附录2 大气中主要气体成分含量表
附录3 主要温室气体监测方法
附录4 有关温室气体控制的文件