輻射平衡

    任何一個物體都能不斷地以輻射方式進行著熱量交換。地面和大氣與其它物體一樣，都在不斷地進行著這種熱量交換。在某段時間內，物體的輻射收支差值稱為輻射差額。當收入大于支出時，輻射差額為正值；反之，為負值；若收支相等，則稱為輻射平衡。差額為正時，物體有熱量盈余，溫度將升高；反之，則溫度降低。

    地面輻射差額為地面所吸收的太陽總輻射及地面放出的長波輻射之差，以公式表示為：

    Rg=(Q+q)(1-a)-F0

式中，Rg為地面輻射差額；(Q+q)是到達地面的總輻射，即直接輻射和散射輻射之和；a為地面對總輻射的反射率，(1-a)為地面的吸收率；F0為地面的有效輻射。

    當地面收入的熱量多于支出的熱量，則地面溫度不斷升高；反之，則地溫不斷下降。

    一般最高溫度出現在從升溫轉為降溫的轉折點上，最低溫度出現在從降溫轉為升溫的轉折點。因此，晴朗無云的天氣里，地面溫度最高值并不出現在太陽高度角最高的正午，而是在午后一點鐘左右；最低溫度出現稍遲于日出時刻。由于地面熱量傳輸給大氣，需要有一定時間，所以氣溫日變化的最高、最低稍落后于地溫日變化的最高最低，這就是地面輻射差額的日變化情況。

    地面輻射差額年變化因緯度而異，緯度愈低輻射差額正值的月份愈多；緯度愈高，輻射差額保持正值的月份就愈少。

    如果把地面和對流層大氣看成是一整體，來研究此系統的輻射差額，能更清楚地看出輻射差額隨緯度分布的情況。這這個系統中，收入部分是由地面和大氣所吸收的太陽輻射所組成，而支出部分則是輻射到宇宙空間去的地面和大氣長波輻射。地氣系統輻射差額是隨緯度增高而由正值轉變為負值的，在35°S到35°N之間的地氣系統輻射差額為正值，在此范圍以外的中、高緯度地區為負值。輻射差額的這種分布，也正是引起高低緯度之間大氣環流和洋流產生的基本原因。