氮氧化物（NOx）为二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO）的混合物,是主要的大气污染物之一,与化石能源燃烧紧密相关,严重影响生态环境和人体健康。西北地区分布着我国许多重要的能源化工基地,化石能源消费量较大,掌握其NO2排放特征和能源燃烧效率及其清洁程度具有重要意义。卫星遥感对观测大时空尺度的NO2浓度起到重要作用,其中臭氧监测仪（OMI）是目前唯一能够实现数据每日全球覆盖且长时序观测的传感器,但“行异常”导致了数据缺失,本课题组生产了高空间覆盖度的对流层NO2柱浓度数据OMI RECON,一定程度上弥补了OMI的数据缺失。本文基于经验正交函数法,对2013-2020年中国西北OMI RECON数据进行时空分解,分析揭示了对流层NO2柱浓度时空分布特征。进一步,基于质量守恒原理,通过剥离非排放因素影响,得到表征NO2排放变化的Pseudo NO2排放。最后,结合对流层监测仪（TROPOMI）一氧化碳（CO）、OMI二氧化硫（SO2）卫星产品、中国多尺度排放清单（MEIC）数据以及以煤炭石油为主的化石能源消费量,基于化石能源燃烧效率与NOx/CO的排放量比值的正相关性,通过NOx/CO的排放清单比值分析了燃烧效率,建立NO2/CO的卫星观测数据比值与NOx/CO的排放清单比值的线性回归方程,估算了2020年西北NO2高浓度地区的燃烧效率;根据NO2、SO2柱浓度与化石能源消费量的比值变化,分析了2013-2019年西北省际能源燃烧的清洁程度。研究表明:（1）2013-2020年西北对流层NO2柱浓度最主要的时空特征表现为省会城市和能源金三角地区的对流层NO2柱浓度在10-3月显著偏高,而在4-9月偏低;研究时段内该地区整体的NO2柱浓度高值天数呈现下降趋势,但在鄂尔多斯、榆林等地区呈现上升趋势。（2）2013-2020年西北NOx排放受人为源主导地区整体的Pseudo NO2排放年均值呈下降趋势,但鄂尔多斯工业基地等地区快速上升;2020年所有省会和能源金三角整体,西安及其周边地区整体的Pseudo NO2排放下降显著,除了“十三五”减排要求之外,还可能与“新冠”疫情期间居民封闭管理和工厂大规模停工停产等封锁措施有关,而五家渠等地区有小幅度上升,可能由于当地的生产活动没有停止。（3）2017年NOx/CO的排放清单比值显示,西北NO2高浓度地区化石能源的燃烧效率由高到低依次为:银川、乌鲁木齐、能源金三角、兰州、呼和浩特和西安,4-10月的普遍高于11-3月,可能与地区主导经济、集中供暖期燃煤以及冬季减排措施有关;2020年的估算结果显示,各地区燃烧效率的排列顺序和时间变化不变,但银川略有下降,其他地区存在不同程度的提高,其中西安和乌鲁木齐的提高程度较大;2013-2019年西北各省NO2、SO2柱浓度与化石能源消费量的比值整体均呈下降趋势,表明能源燃烧的清洁程度越来越高,其中青海的能源燃烧清洁程度最低,新疆和内蒙古较高。本论文有图35幅,表9个,参考文献116篇。