对于大气的辐射传输模型，国内外学者已提出多种不同的计算模型，其中MPM模型（即毫米波传播模型）已被普遍接受。MPM模型是复折射率的宽带模型，能够预测1 000 GHz以内大气传输衰减系数和延迟效应，该模型能够对不同天气条件进行更接近实际的计算和模拟，可行性强，因而成为研究毫米波大气辐射传输特性的一种重要参考模型。下面将基于MPM模型，分别讨论晴空天气、云雾天气以及雨天天气3种典型天气条件下毫米波的大气辐射传输特性。

一、晴空天气下大气衰减系数

晴空条件下的MPM模型的大气衰减（吸收）系数表达式为

式中，为谱线吸收谱；为干燥空气非谐振谱；为水蒸气连续吸收谱。

谱线吸收谱由44条氧气吸收线和30条水蒸气吸收线组成，表达式为

其中，氧气谱线吸收谱为

式中，

水蒸气谱线吸收谱为

其中，f0为氧气和水蒸气吸收线的中心频率；θ为相对反向温度变量，θ=300/（T＋273.15）；q为水蒸气的局部压强，q=1.068 2·e（-Z/2.25）/θ；p是干燥空气的局部压强，p=P-q，P为大气压强。

上述式子中，a1～a6和b1～b6分别是氧气和水蒸气的谱线计算系数，其具体值根据中心频率不同而有所不同。

对于干燥空气的非谐振谱，其表达式为

其中，

对于水蒸气的连续谱，其表达式为

根据式（7-39）～式（7-51），就可以求出晴空天气下大气的衰减系数，为后续毫米波信号的传输衰减以及大气自身辐射亮温的计算提供基础。

二、云雾天气下大气衰减系数

对于云、雾天气条件，大气的总的衰减系数表达式为(www.daowen.com)

式中，kCLEAR为式（7-39）中给出的晴空天气下大气的衰减系数；kW为云雾天气下悬浮水滴的衰减系数。

云、雾中的水凝物由众多的水滴或冰粒组成，这些悬浮水滴和冰粒是有效的毫米波吸收体，主要通过水滴密度参数W对毫米波辐射造成影响。由于这些颗粒与电磁辐射相互作用时既会发生吸收现象，又可能产生散射现象，使云、雨条件下的大气衰减计算很复杂。为了简化计算，通常采用瑞利吸收近似代替米氏散射理论来计算大气中悬浮水滴或冰粒的功率衰减系数。

在云、雾天气条件下，悬浮水滴或冰粒的功率衰减系数表达式为

其中，悬浮水滴或冰粒的折射率为

其中，W为云、雾中的水滴密度，对于一般云、雾天气，水滴密度约为0.25 g/m3；η=（2＋ε′）/ε″，ε′和ε″分别是液态水的介电常数的实部和虚部，其具体表达式由德拜模型计算，为

式中，ε0（T）=77.66＋103.3（θ-1）；ε1=5.48；ε2=3.51。

主次弛豫频率分别为

其中，θ=300/（T＋273.15）。该式最适合温度在-10～30℃且频率在1 000 GHz以内的介电常数数据。

联立式（7-53）～式（7-58），可以求得在云雾天气下大气的衰减系数，从而计算云雾大气的辐射亮度。

三、雨天天气下大气衰减系数

对于雨天来说，影响衰减系数的重要因素是雨强。对于雨天天气条件，大气总的衰减系数表达式为

式中，kCLEAR为式（7-39）中给出的晴空天气下大气的衰减系数；kW为式（7-53）中给出的悬浮水滴的衰减系数；kR为雨的衰减系数。

雨滴的折射率NR同时受到吸收和散射作用的影响。当雨滴的直径在0.1～5 mm时，即当雨滴直径和电磁波波长相当时，会发生散射。根据雨滴外形、尺寸和水的介电常数计算雨的衰减系数的过程相当复杂。为了避免这种复杂的计算，Liebe提出下面的近似计算方法，即将雨的衰减系数kR表达为

式中，R为降雨率；系数xi，yi（i=1，2）为常数，随f不同而有所不同。