辐射

的温度大气和地表的影响电磁辐射，这种辐射传统上分为两种:日晒从太阳以及来自地表和大气的辐射。日晒常被称为短波辐射;它主要落在紫外线和可见光的部分电磁波谱主要由波长0.39至0.76微米(0.00002至0.00003英寸)。从地球被称为长波辐射;它属于光谱的红外部分，典型波长为4至30微米(0.0002至0.001英寸)。辐射波长发出由一个物体的温度取决于该物体的温度，即由普朗克辐射定律．太阳，其表面温度约为6000开尔文(K;约5,725°C，或10,337°F)，发射的波长比地球短得多，地球的表面和大气温度约为250至300 K(- 23至27°C，或- 9.4至80.6°F)。

入射短波辐射的一小部分被大气气体(包括水蒸气)吸收，并使地球变暖空气直接，但在没有云大部分能量到达地表。的散射短波辐射的一小部分，特别是最短波长的空气分子在一个叫做瑞利散射-产生地球的蓝天。

当又高又厚的云层出现时，很大一部分(高达80%)的日照被反射回太阳空间．(反射短波辐射的那部分被称为云反照率)。在到达地球表面的太阳辐射中，有一些被反射回大气层。值的地表反照率范围为高新鲜雪为0.95，深色有机土壤为0.10。在陆地上，这种反射完全发生在地表。然而，在水中，反照率取决于太阳光线的角度和水柱的深度。如果太阳光以斜角照射水面，反照率可能会高于0.85;如果这些射线是比较直接的，只有一小部分，也许是低作为0.02，被反射，而其余的日照分散在水柱和吸收。在完全日照之前，短波辐射可以穿透大量的水到相当深的深度(可达几百米)减毒．太阳辐射在水中产生的热量分布在一定的深度，这导致水面的温度变化比同等面积的土地上同样的日照量所产生的温度变化要小。

数量太阳辐射到达地表取决于纬度，一年中的时间，一天中的时间，以及陆地表面相对于太阳的方向。例如，在北半球23°30 '以北，当地中午时，朝北的山坡上的太阳日晒量要比朝南的陆地上的少。

太阳辐射分为直接辐射和扩散辐射。直接短波辐射到达地表时不会被吸收或散射传播通过大气的介入。太阳圆盘的图像是一个尖锐而独特的物体，代表了直接到达观测者的那部分太阳辐射。与此相反，扩散辐射首先从传播线被散射后到达表面。例如，在阴天，太阳的圆盘是看不见的，所有的短波辐射都是弥散的。

长波辐射是由大气和大气发出的传播向上和向下都有。根据斯蒂芬玻尔兹曼定律时，发射长波能量的总量与发射材料(如地表或大气层)温度的四次方成正比。到达地表的这种辐射的大小取决于发射高度的温度和辐射的数量吸收这发生在发射高度和表面之间。当中间的大气中含有大量的水蒸气时，长波辐射就会被吸收二氧化碳．云与液体浓度接近2.5克/立方米的水吸收了云层12米(40英尺)深处几乎100%的长波辐射。液态水浓度较低的云需要更大的深度才能完全吸收获得(例如，每立方米含水0.05克的云需要约600米(约2000英尺)才能完全吸收)。至少这么厚的云会从底部向下向地球表面发射长波辐射。发射的长波辐射量与云的最低层的温度相对应。(底部温度较高的云比底部温度较低的云向下发射更多的长波辐射。)

传导

的量级热表面下的传导通量取决于热导率和表面下材料的垂直温度梯度。干燥的土壤泥炭，它的热导率非常低(即0.06瓦特每米每K)，允许很少的热量通量．相比之下,混凝土它的热导率大约是它的75倍(即每米每K 4.60瓦)，并允许大量的热流。在水中，热导率相对不重要，因为与陆地表面相比，太阳照射延伸到水中相当深的地方;此外，水可以垂直混合。

对流

垂直混合(对流)发生在大气中，也发生在水体中。这种混合过程也被称为动荡．这是一种在大气中以两种形式出现的热通量机制。当表面比上面的空气暖和得多时，混合就会自发地发生，以重新分配热量。这个过程，简称为自由对流，当环境递减率(大气变量的变化速率，如温度或密度(随着海拔的增加)，温度下降的速度大于每100米1°C(大约每150英尺1°F)。这个速率叫做绝热递减率(在上升或下降的气团中发生的温度变化的速率)。在海洋，导致自由对流的温度随深度的增加取决于水温、盐度和水深。例如，如果表面温度为20°C(68°F)，盐度为34.85‰，那么在海洋上层下面，当温度增加的深度大于每公里约0.19°C(0.55°F /英里)时，将导致自由对流。在大气中，温度随高度的变化决定了是否发生自由对流。在海洋中，自由对流取决于温度和盐度剖面随深度的变化。地表温度较低，含盐较多包裹例如，水，使它更有可能自发下沉，从而成为自由对流过程的一部分。

混合也会发生，因为剪切应力的风表面上看。剪应力就是拉力力一种流体在靠近另一种流体或物体时向一个方向运动。由于表面的原因摩擦，地球表面的平均风速必须为零，除非地球表面本身在移动，比如河流或洋流。风当垂直风在地表以上减速时剪切(不同高度的风速变化)变得足够大，导致垂直混合．热量和其他大气性质混合的过程风切变被称为强制对流．自由对流和强制对流又分别称为对流湍流和机械湍流。这种对流发生为或显的湍流热流(热直接输送到或从表面)或潜在湍流热通量(用来蒸发表面水分的热量)。当这种混合不发生时，风速很弱，随时间变化很小;例如，来自这一层的发电厂烟囱的羽状物在垂直方向上扩散得很少，并且保持在烟囱附近。