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海洋环境下的大气光学湍流效应严重制约着海洋场景下光学遥感成像、自由空间光通信以及激光大气传输等光电工程性能的发挥。精准地评估光学湍流效应的影响程度依赖于湍流信息的获取，而大气折射率结构常数C2n是定量描述大气光学湍流强度的重要参量，精确地获得海洋环境下的C2n能够为涉及大气传输的激光工程系统在海洋场景下应用时的最佳工作时间窗口以及为光电系统关键技术参数的设置提供参考和指导。尽管当前存在众多C2n测量技术，但是受复杂的海洋下垫面的影响，通常需要耗费大量的人力、财力和物力，且难以进行长时间、大范围内的连续观测，不能满足海洋场景下光电工程应用的实际需要。因此，有必要建立相应的C2n模式，通过相对容易测量的常规气象参数估算C2n。本文分别利用在南海海上综合观测平台上测得的近海面数据和远海海洋施放探空气球获得的探空数据，选取适当的C2n模式估算了海洋环境下的C2n，并与模式在其他环境下的估算结果进行了对比分析，以及通过定量的统计分析来评估不同模式的估算效果，验证模式的可行性和合理性。本文的主要研究内容和结论如下: 1.归纳总结了基于相似理论建立的如Bulk、Tatarski、Wynggard等多种边界层湍流模式，和基于Tatarski模式的Dewan、HMNSP99、Jackson等多种外尺度廓线模式。在此基础上增加了人工神经网络模式和Thorpe外尺度模式。 2.利用位于国家气象局茂名博贺海洋观测站海上综合观测平台、茂名博贺海洋观测站岸基观测平台、合肥35米铁塔等测量的常规气象数据，对海洋大气边界层的C2n、海陆交界处大气边界层的C2以及内陆地区大气边界层的C2n进行估算和比对，并分析了模式估算的结果和可能引起估算误差的因素。对海洋大气边界层的C2n估算结果进行统计分析，发现同时考虑了温度、湿度、和温湿相干项对湍流贡献的Bulk法的相对误差为3.97％，略高于只考虑了温度对湍流贡献的Wynggard模式的3.82％，但是它与实测值的相关度为0.65，要明显高于Wynggard模式的0.56。由此可见，湿度和温湿度相关项对海洋环境下湍流的贡献不可忽视。大气光学湍流模式通常具有相应的地域特性，于是利用合肥35m气象铁塔上测得的大量实验数据，拟合得到了符合合肥地区湍流变化特征的相似性函数，并且结合Bulk法估算了合肥的C2n，得到了较理想的结果。 3.在博贺海洋观测站施放30个探空气球得到的湍流资料基础上，基于Hufnagel模式，拟合出了符合海边湍流特征的C2n廓线经验公式。基于HMNSP99外尺度模式拟合出新的海边外尺度廓线模式，并利用它估算得到了海边C2n廓线，与Dewan、HMNSP99、Coulman外尺度模式以及实测的C2n廓线进行了比较，发现新的茂名海边外尺度模式估算结果最好，与实测值相关度高达0.92，且平均相对误差最低，仅有2.96％。此外，根据库尔勒10m空间分辨率的探空数据，将Thorpe外尺度模式从对流层扩展到平流层，利用其估算的该地区的C2n廓线与实测C2廓线的相关度达到0.73，且平均相对误差仅为2.44％。 4.分别利用Dewan、HMNSP99和Coulman外尺度模式结合Tatarski高空光学湍流参数化方案，对内陆（合肥）、海陆交界处（茂名）和远海海洋这三个不同环境下的大气光学湍流廓线进行估算。合肥和茂名两地的估算值与实际观测的C2n廓线进行对比验证，在变化趋势和量级上基本一致。为该模式估算远海海洋环境下的大气光学湍流廓线提供了依据。同时比较了Dewan、HMNSP99和Coulman外尺度模式在远海海洋环境下估算结果的一致性。得到了远海海洋的外尺度基本上小于10m，随高度抖动比较剧烈，在20km以上，小于1m，C2n的变化范围大约在10-14～10-19m-2/3之间，随高度递减等有用的结论。 5.对比分析了合肥、茂名和远海海洋C2n廓线与风切变、温度梯度和Richardson数的倒数之间的对应关系。发现当风切变、温度梯度和Richardson数的倒数起伏较大时，常出现强湍流薄层，得出同时包含了风切变和温度梯度的HMNSP99外尺度模式估算高空C2n廓线更符合实际湍流变化特征的结论。 本文开展的工作表明，湍流模式能较好地完成海洋环境下的C2n估算工作。为海洋环境下的C2n模式发展和湍流特性研究，积累了数据，提供了好的手段。但是，湍流模式仍然需要不断的修正和改进，以满足更高精度的需求。