研究了大气辐射传输过程中获得的实际天空偏振分布模式。利用简化的双层大气模式模拟实际大气，以基于倍加累加法的矢量辐射传输模式（RT3）为基础求解矢量辐射传输方程，得到全天空离散点处光波的Stokes参量，进而计算天空对应点处光波的偏振信息，建立基于RT3的大气偏振模型，并与传统Rayleigh散射理论模型进行了对比分析。结果表明，晴天、多云、阴霾天空的偏振度依次降低，并且随着波长的增大，偏振度下降明显。基于RT3的大气偏振模型不仅与传统Rayleigh散射理论模型一致，而且能够反映不同天气、不同波长以及不同地表反照率对天空偏振的影响规律，利于实际大气下的偏振光测试与应用。

研究了气溶胶光学特性对天空偏振辐射的影响以获得实际的天空偏振分布模式。采用自主搭建的天空偏振辐射测量系统，于不同日期、同一地点在太阳子午面内进行了若干实验，分别测量了太阳高度角约为60°时，435～465 nm，535～565 nm，685～715 nm 3个波段光在散射角为90°时对应的偏振度和辐射强度。用大气压强、能见度等参数进行理论计算获得了气溶胶光学厚度。当气溶胶光学厚度在0.2～0.55间逐渐增大时，3个波段对应的最大偏振度分别从43%减小到22%、从41%减小到21%、从38%减小到19%，而对应的辐射量不断增大。实验结果表明：随着气溶胶光学厚度的增大，偏振度不断减小，尤其是对长波长，偏振度的衰减更明显，从而不利于偏振光导航。