本发明公开了一种温室气体柱浓度实时遥测系统和方法，包括一个固定的站房，站房开有自动天窗；安装于站房内固定平台上的太阳跟踪器，接收由天窗进入的太阳光，从而自动跟踪太阳；太阳跟踪器的出射光穿过样品池，进入红外光谱仪；红外光谱仪的输出端连接有计算机；站房外还安装有微型气象站和无线数据传输天线，均连接到所述计算机的对应输入端；实测光谱和基于大气辐射传输模型的数值模拟计算光谱同时获得，并通过非线性最小二乘循环迭代方法实时获得多种温室气体柱浓度。本发明弥补了温室气体立体化高时空分辨测量技术手段的不足，能够为机载星载遥测提供校准数据，能够提供本地长期的温室气体观测结果。