随着工业化进程的加剧，人类活动造成的化石燃料燃烧、城市工业排放、土地类型改变使全球大气中的化学成分产生巨大变化，这不仅影响区域的空气质量，而且对全球气候变化也产生不可估量的影响。

科学合理地开展中国大气环境污染治理，对大气化学成分开展综合探测至关重要。传统的地面观测虽然精度高，但单个站点的代表能力有限，并且在远洋、高山、极地上空站点稀疏，无法获得全球覆盖的观测数据，而卫星观测能够在保证观测精度的条件下，弥补传统观测的不足，获得实时全球大气成分数据。

从20世纪70年代至今，国内外已有大量的大气成分遥感卫星产品。早期的科学家利用AVHRR进行气溶胶的卫星探测，第1台AVHRR传感器于1978年搭载于TIROS-N卫星上，后续在NOAA-7（1981），NOAA- 15（1998）都 搭 载AVHRR传感器。第1台星载紫外臭氧探测仪Nimbus-4/BUV于1970年发射，该仪器利用卫星接收的太阳后向散射辐射通过科学算法反演大气臭氧浓度。之后美国又相继发射了NIMBUS-7/TOMS，与前苏联合作发射了Meteor-3/TOMS，EP/TOMS以及NOAA/SBUV系列用于探测大气臭氧垂直廓线。1995年欧洲率先发射了高光谱紫外臭氧仪器 ERS-2/GOME，之后又发射了 ENVISAT/SCIA⁃MACHY（2002 年 发 射），METOP- A/GOME-2（2006年发射）； 美国的第一台高光谱紫外臭氧探测仪AURA/OMI 于2004年发射，并于2011年发射了NPP/OMPS。星载臭氧探测自20世纪末进入了高光谱时代。2008年5月成功发射的中国风云三号气象卫星A星（FY-3A）是中国第二代极轨气象卫星，星上搭载的紫外臭氧总量探测仪（TOU）是中国首次开展卫星定量遥感探测全球臭氧。

FY-3A还首次搭载了中分辨率光谱成像仪（MERSI），性能与美国的MODIS相近，在国内首次实现自主卫星开展全球气溶胶的探测，随后分别在2010年和2013年先后发射的风云三号B、C星上继续搭载了臭氧探测仪和中分辨率光谱成像仪。

早期卫星监测大气中的CO2主要依赖于热红外波段，如AIRS、IASI等。近年来利用短波红外波段进行CO2的卫星观测计划越来越多。

2009年日本成功发射了专门用于温室气体 CO2 和 CH4 探测的 GOSAT 卫星。Yokata等首次利用GOSAT的观测数据从无云像元中反演得到CO2和CH4的全球分布图。美国第 1 颗碳卫星（OCO）由于载荷火箭出现故障在2009年发射失败，时隔6年后，于2014年7月成功发射了第2颗CO2观测卫星（OCO-2），目前已经完成在轨测试，成为 A-Train 系列卫星的火车头。NASA 在2014年12月8日首次发布了OCO-2第1张全球CO2浓度分布图。

目前中国在轨的卫星还没有能力探测温室气体。为了满足全球气候变化研究和碳排放的压力，中国立项开展卫星温室气体监测研究，先后在风云三号D星、全球CO2 观测科学试验卫星和高分五号卫星上论证搭载主要温室气体探测仪器，上述3颗卫星都计划在2016年先后发射，届时中国将同时有3颗卫星具备温室气体探测的能力。

为展示中国在卫星遥感监测大气污染领域的最新研究进展，引领中国卫星大气成分遥感监测的发展方向，《科技导报》 2015年第17期组织出版 “卫星大气环境观测专题”，总结了卫星对大气中的气溶胶、主要痕量气体、主要温室气体探测的进展，探讨了该领域的未来发展方向。在本专题组稿和审稿中，《科技导报》 编委、中国气象局国家卫星气象中心研究员张兴赢给予大力支持和帮助。

本期封面的4幅图像是风云三号气象卫星B星（FY-3B）上搭载的臭氧总量探测仪（TOU）监测的2011、2012、2013、2014年10月份南极臭氧洞情况，可清晰地看到这些年南极的臭氧空洞出现了较大的变化。本期封面由中国气象局国家卫星气象中心提供，王静毅设计。