在进入地球大气之前,太阳光是非偏振的自然光。进入大气层之后,太阳光经过大气分子、云、气溶胶粒子的散射以及地表介质的反射,变成了部分偏振光。这些来自四面八方的偏振光形成了大气偏振模式。大气偏振模式研究在大气遥感、偏振导航等诸多领域具有重要意义,目前已经成为国内外研究的热点。本文研究了不同天气下大气偏振建模方法,分析了大气偏振模式的影响因素,为大气偏振模式的实际应用奠定了理论和实验基础。首先,本文从大气散射基本理论出发,分析了大气偏振模式的形成原因及其影响因素,重点研究了大气辐射矢量传输过程,选用基于倍加-累加法的矢量辐射传输模式(RT3)求解矢量辐射传输方程,同时结合实际大气模式和气溶胶模式,提出了基于RT3的大气偏振建模方法。其次,本文结合大气偏振模式数据处理软件,采用基于RT3的大气偏振建模方法,分别在Rayleigh散射大气和不同天气情况下进行了大气偏振模式的仿真与模拟。前者验证了本文大气偏振建模方法的正确性,后者研究分析了晴朗、多云以及阴霾天气情况的大气偏振分布规律。最后,本文采用自主搭建的大气偏振辐射测试系统,在不同天气情况下进行了若干次测试实验,通过数据处理获得了光波波长、气溶胶光学厚度对大气偏振模式的影响规律,从而验证了仿真模拟结果。研究结果表明：偏振度随气溶胶光学厚度的增大而减小,且随波长的增大,下降趋势越来越明显；相同条件下,地表反照率仅影响大气偏振度的数值大小,并不影响其分布规律,偏振度数值随地表反照率的增大而减小；晴朗天气情况下,波长越长,偏振度越大,此时应选用长波段进行大气偏振模式的测试与研究；多云、阴霾等恶劣天气下,波长越短,偏振度越大且越稳定,此时应选用短波段进行大气偏振模式的测试与研究。