高时空分辨率气象卫星的快速发展和卫星数据的广泛应用,对辐射传输模拟的计算精度和效率都提出了更高要求。论文研发了适用于风云气象卫星光谱成像仪通道设计特点的快速辐射传输模式 FYRTM（Radiative Transfer Model for Fengyun radiometer）,该算法可用于晴空以及有云和气溶胶的任意大气条件,在计算精度和效率上较国际同类算法都具有一定优势。同时,本论文以该辐射传输模式为基础开展辐射模拟,实现了利用卫星直接观测和辐射模拟对数值天气预报模式和大气再分析资料的评估,为模式及大气再分析资料提高云表征能力提供理论依据。为了实现更加准确和快速的辐射传输模拟,本文研发了针对云（冰云及水云）和气溶胶（六种气溶胶粒子）辐射特性计算模块,采用基于更接近实际观测的云或气溶胶光学特性,建立针对星载光学成像仪各通道单层散射介质的双向反射、双向透射及等效发射率等数据查算表,从而代替耗时的多次散射模拟,在保证计算精度的前提下,显著提高计算效率。对于大气气体吸收,研发了针对风云卫星光谱通道的相关K分布模型用于气体透过率的快速计算。地表反射和发射则通过地表反照率数据库实现。最终,通过对散射、吸收、地表和辐射传输全过程的系统耦合,实现了对晴空和有云/气溶胶大气条件下大气层顶部光谱辐亮度的快速、准确模拟。与精确的离散纵标辐射传输计算相比,FYRTM在太阳通道模拟反射率的相对误差在2%以内,在红外通道的模拟亮温差在1 K以内,但是计算效率在太阳通道和红外通道较精确模式分别快2个和3个数量级。与国际上同类型的快速辐射传输模式CRTM（Community Radiative Transfer Model）相比,FYRTM较CRTM有更高的模拟精度,同时,在红外通道计算效率上,FYRTM比CRTM快3倍。同时,利用大气再分析资料及卫星反演给出的大气情景,FYRTM模拟的各通道反射率/亮温与风云卫星光谱成像仪的实际观测结果也取得了很好的一致性。由于其突出的计算效率和精度,FYRTM模式将在风云卫星光学成像仪辐射定标、参数反演和资料同化等应用中发挥重要作用。利用数值模拟输出驱动快速辐射传输模式进行辐射模拟,可以将模式模拟结果转化为卫星辐射量,从而直接与卫星观测辐射量对比,避免以卫星反演或其他模式产品对数值模拟结果评估的不确定性。基于这样的直接辐射评估方法,本论文评估了中尺度天气预报模式 WRF（Weather Research and Forecasting model）,个例研究表明,WRF 能较好模拟大尺度天气状态及云的分布,但是对中-低云的模拟存在一定低估（约50%）,对高云的模拟反而取得了和观测较好的一致性。类似地,以Himawari-8卫星上先进光谱成像仪观测的太阳通道反射率和红外通道亮温为标准,评估了三种大气再分析资料（我国CRA（China Meteorological Administration Reanalysis data）、欧洲中期天气预报中心 ERA5（ECMWF’s Fifth-generation Reanalysis）、美国MERRA-2（Modern-Era Retrospective Analysis for Application,Version 2））对云的表征能力。在整个观测区域内,CRA、ERA5和MERRA-2都能较好地表征大气和云的特征,主要偏差位于赤道洋面上空和复杂下垫面区域。三种大气再分析资料中,基于ERA5的辐射模拟结果与观测结果的一致性最好,CRA与ERA5的质量相近,基于MERRA-2的结果与卫星观测差异偏大。综上,本文研发的适用风云气象卫星光学成像仪的快速辐射传输模式能准确、快速地模拟卫星观测辐射量,将为风云卫星仪器设计和产品开发等研究提供重要理论基础。而本文以辐射传输模拟为基础开展的模式评估,也将进一步提高我们对不同模式和资料的认识和理解,为其质量提高提供基础。