本发明提供了一种基于天基CO2通量数据的陆地碳循环同化方法及系统，该方法包括：确定陆地生物圈模型的初始场；根据陆地生物圈模型确定t时刻的CO2通量预报值；通过观测算子将CO2通量预报值映射到观测空间，得到t时刻的目标CO2通量预报值；根据t时刻的目标CO2通量预报值和t时刻的天基CO2通量数据计算CO2通量同化分析值，并确定t时刻的CO2通量最优估计；以t时刻的CO2通量最优估计替换t时刻的CO2通量预报值；在k个存在天基CO2通量数据的时刻重复执行上述步骤，分别得到t+1,2,…,k时刻的CO2通量最优估计，并将t+1,2,…,k时刻的CO2通量最优估计替换t+1,2,…,k时刻的CO2通量预报值。本发明可有效提高全球和区域尺度上CO2通量模拟的精度。