辐射传输过程，是大气海洋系统中最重要的物理过程之一。关于地气系统的能量平衡、气候变化研究以及海洋资源的遥感探测都需要准确进行大气海洋系统的辐射传输计算，需要建立有效的辐射传输计算模式。本文以此需求为牵引，发展了一种基于爱丁顿近似的大气-海洋系统辐射通量的解析表达式计算方法;通过构建一个海洋生物-光学耦合模块，获得了一个改进的大气-海洋矢量辐射传输模式;利用新改进的辐射传输模式，着重研究了海洋颗粒物以及大气气溶胶、风速对向上辐射传输的影响;建立了基于非线性最优估计理论同时反演气溶胶、风速以及海洋叶绿素的方案，并进行了系列模拟反演试验及其结果检验。主要工作及研究结果如下:　　(1)在大气辐射传输方程中增加了考虑海水界面反射的源函数描述，构建了适合大气海洋系统的辐射传输基本方程。基于爱丁顿近似，发展了一种大气-海洋系统辐射通量的解析表达式计算方法。通过与一个完整精细的辐射传输模式及一个GCM辐射方案的比较，发现无论是在平静还是粗糙海面条件下，爱丁顿近似简便方法的计算结果与模式及辐射方案的结果均能达到较高的一致性。此外，通过比较不同海面粗糙状况下大气顶反射率的变化特点，发现在大的太阳天顶角下，忽略海面粗糙度会使辐射通量的计算产生较大误差。　　(2)参照已有的海洋生物-光学参数的经验关系，构建了耦合海洋生物-光学模型及海洋传输计算模块，获得了一个改进的大气-海洋矢量辐射传输模式。模式中同时考虑了海水、盐度、海温、叶绿素、无机悬浮物以及黄色物质等组分的影响。新改进的大气-海洋矢量辐射传输模式通过了Mobley等给出的水体辐射标准问题的标准计算结果的检验，证明了它计算水体辐射传输过程的准确性。　　(3)利用新改进的大气-海洋矢量辐射模式，进行了系统的敏感性试验，研究了海面下、海面上以及大气顶三个重要观测位置处海洋颗粒物、气溶胶以及风速对辐射传输的影响，结果表明:由于叶绿素在长短波段具有不同的光学特性，海面下，无论是双向反射率ρ(λ）还是偏振双向反射率ρp(λ），其对叶绿素浓度变化的响应在长/短波段不相同;大气顶，由于海水的吸收作用，长波段处ρ(λ）对于叶绿素浓度变化的响应较弱;而在短波段，叶绿素的浓度变化则对ρ(λ）产生一定的影响，但是对于ρp(λ）影响很弱，因此，短波区的偏振信息可以有效排除叶绿素的干扰，进而利于大气订正。海面下，在整个主平面区，无机颗粒物的ρ(λ）对于角度的依赖关系相对不明显，而ρp(λ）以及偏振度随观测角的变化则类似于“钟”形分布，中心点在完全后向散射角;大气顶，670nm波段的辐射强度或偏振辐射均对无机颗粒物的浓度变化有着明显的响应，因此670nm处的观测有利于无机颗粒物的遥感反演。在太阳耀斑区，ρ(λ）及σp(λ）对于风速的响应程度最强烈，随着风速的增加，二者在不断降低，一个相对较低的风速则引起明显的辐射高值，因此耀斑区辐射强度或偏振辐射强度的观测可以用来反演风速;然而风速的变化对偏振度影响很小，从另一个角度说明，大气顶偏振度的观测可以有效地减少由于海面镜面反射产生的信号干扰。在太阳平面，风速对于辐射强度、偏振辐射强度以及偏振度的影响非常微弱，而气溶胶光学厚度对于该区的辐射强度以及偏振度有着明显影响。因此通过选择不同的观测角或者结合偏振信息，有利于同时反演气溶胶及风速。　　(4)建立了基于非线性最优估计理论同时反演气溶胶、风速以及海洋叶绿素的方案。利用新改进的大气海洋系统的辐射传输模式模拟卫星观测光谱，基于多角度、多波段的卫星观测光谱，进行了气溶胶、风速以及叶绿素的同时反演实验。结果表明，基于MAP(Maximum a Posterior)方法，联合长、短波段，耀斑区以及非耀斑区的辐射强度观测，有利于同时提取气溶胶、风速以及海洋叶绿素的信息。细/粗颗粒的光学厚度反演误差均基本控制在10％以内，而基于耀斑区的辐射强度观测使得风速的反演误差控制在1.5％以内;由于沙尘颗粒中的部分吸收型气溶胶存在，在小光学厚度下，反演结果较观测值略高;而由于短波段叶绿素的强吸收特性，高浓度下叶绿素的反演值略低于模拟计算给定的真值。