太陽輻射到達(dá)地球以后，在地面與大氣之間進(jìn)行一系列的能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換外，大氣中不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)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(guān)地球熱量平衡模式的數(shù)據(jù)，各書不一。一般將投射到大氣上界單位時(shí)間、單位面積上的太陽輻射平均值算作100個(gè)單位（相當(dāng)于941 850 J/（cm2?a））。這100個(gè)單位的太陽輻射進(jìn)入地球大氣層時(shí)，其中有19個(gè)單位被大氣吸收，47個(gè)單位被地面吸收，總共被地面和大氣吸收了66個(gè)單位。這66個(gè)單位的太陽輻射能量在地面和大氣之間進(jìn)行如下轉(zhuǎn)換：

就大氣來說，收入的熱量為：直接吸收太陽輻射19個(gè)單位，吸收地面輻射114個(gè)單位，再加上湍流從地面輸送給大氣的10個(gè)單位熱量，以及水汽在空中凝結(jié)時(shí)釋放出來的23個(gè)單位的潛熱。這樣，大氣總共收入的熱量是166個(gè)單位。支出的熱量為：大氣逆輻射為106個(gè)單位，射向宇宙空間的大氣輻射為60個(gè)單位。這樣，大氣支出的熱量也是166個(gè)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(gè)單位，吸收大氣逆輻射106個(gè)單位，總共收入的熱量為153個(gè)單位。支出的熱量為：放出地面輻射120個(gè)單位，湍流失去的熱量為10個(gè)單位，地面水分蒸發(fā)失去熱量為23個(gè)單位，總共失去的熱量也是153個(gè)單位，所以地面的熱量收支也是平衡的。

從整個(gè)地球（地面和大氣）來看，收入的熱量為：進(jìn)入大氣上界的太陽輻射為100個(gè)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(gè)單位，地面輻射和大氣輻射返回宇宙空間的能量為66個(gè)單位，即由地球（地面和大氣）返回宇宙空間的能量總計(jì)也是100個(gè)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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