太陽輻射到達地球以后，在地面與大氣之間進行一系列的能量轉換。就一般情況來說，地面與大氣之間的熱量交換，以輻射最為重要。除輻射能的轉換外，大氣中不規(guī)則的運動湍流和水的相態(tài)變化攜入大氣的潛熱，都將熱量從地面帶給大氣。

有關地球熱量平衡模式的數據，各書不一。一般將投射到大氣上界單位時間、單位面積上的太陽輻射平均值算作100個單位（相當于941 850 J/（cm2?a））。這100個單位的太陽輻射進入地球大氣層時，其中有19個單位被大氣吸收，47個單位被地面吸收，總共被地面和大氣吸收了66個單位。這66個單位的太陽輻射能量在地面和大氣之間進行如下轉換：

就大氣來說，收入的熱量為：直接吸收太陽輻射19個單位，吸收地面輻射114個單位，再加上湍流從地面輸送給大氣的10個單位熱量，以及水汽在空中凝結時釋放出來的23個單位的潛熱。這樣，大氣總共收入的熱量是166個單位。支出的熱量為：大氣逆輻射為106個單位，射向宇宙空間的大氣輻射為60個單位。這樣，大氣支出的熱量也是166個單位，所以大氣的熱量收支平衡。

就地面來說，收入的熱量為：吸收太陽輻射47個單位，吸收大氣逆輻射106個單位，總共收入的熱量為153個單位。支出的熱量為：放出地面輻射120個單位，湍流失去的熱量為10個單位，地面水分蒸發(fā)失去熱量為23個單位，總共失去的熱量也是153個單位，所以地面的熱量收支也是平衡的。

從整個地球（地面和大氣）來看，收入的熱量為：進入大氣上界的太陽輻射為100個單位。支出的熱量為：從大氣和地面直接反射回宇宙空間的能量為34個單位，地面輻射和大氣輻射返回宇宙空間的能量為66個單位，即由地球（地面和大氣）返回宇宙空間的能量總計也是100個單位。由此說明，就全球多年的平均狀況來說，地球收入的熱量與支出的熱量是相等的，即熱量收支平衡。因而，全球的多年平均氣溫是比較穩(wěn)定的。

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