辐射平衡是指一个物体或系统的辐射能量收支相等时的状况。辐射能量收入和支出的差值称为辐射差额。当收入大于支出时，差额为正，即有净辐射;当收入小于支出时，差额为负。
地气系统辐射平衡(Rs)与地面辐射平衡(Rg)之差，称为大气辐射平衡或大气辐射差额。由于大气吸收的太阳辐射很小，而地面有效辐射比地气系统的长波射出辐射要小，因此，整个大气层的辐射差额是负值，大气要维持热平衡，还要靠地面以其他方式来输送热量给大气。
大气辐射平衡的特点就是大气辐射平衡值R：在绝大多数情况下为负值，总是失去能量。大气要维持热平衡，还要靠地面以其他方式来输送热量给大气。
我国对流层大气辐射平衡值的分布图表明，一月份Rn的最大值在云南、广西一带，可达1 60wm以上，长江以南地区基本在10wm以上。西藏高原和东北地区中部Rn值最小，在60wm以下。七月份大气辐射平衡值远较一月份小，表明这时太阳辐射较强，使大气层吸收的太阳辐射增加，总的辐射能损失减小。此时Rn的最大值在我国西南的边缘地区，可达80wm以上，长江中下游，东北地区中部,新疆北部、塔里木盆地及甘肃和内蒙西部R值最小，不超过20wm。这一方面与太阳辐射较强有关，另一方面也与这些地区的云量和下垫面温度有关，云量较多将减少地一气系统的长波射出辐射，而下垫面温度较高可使得地面有效辐射增加，这些因素都有助于大气层能量的增加。
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