辐射差额

辐射差额（ radiation balance ），一个物体或系统的辐射能量的收入和支出之间的差值，又称净辐射或辐射平衡。其正值表示系统(或物体)的辐射能量有盈余，负值表示辐射能量有亏欠。在气候学中，通常分别研究地球表面、大气和地-气系统的辐射差额，它们是气候形成的重要因子。

地球表面的辐射差额Qd是地面所吸收的太阳短波辐射与它放出的长波有效辐射Qe之差。即：

Q_d=(Q_i+Q_s)(1-α)-Q_e

式中Qi和Qs分别为到达地面的直接辐射和散射辐射，α为地面的反射率。地面的有效辐射等于地面放出的长波辐射与大气向地面的长波辐射（大气逆辐射）两者之差。

地-气系统的辐射差额Qd′是指以地面为下底，以大气顶为上底的整个铅直气柱内接收到的短波太阳辐射与大气上界向太空放出的长波辐射之差。即：

Q_d′=Q₀(1-α_s)-Q_f

式中Q0为到达大气上界的太阳辐射量，αs为地-气系统的反射率，Qf为通过大气上界向太空放出的长波辐射，又称逸散辐射。

将地-气系统的辐射差额减去地面的辐射差额，就得到大气的辐射差额。

地-气系统的辐射差额，随季节、纬度、地面状况、云量和大气成分等因素而变化。平均而言，在地球的两极和高纬度地区的辐射差额为负值，而赤道和热带地区为正值。这样的分布，决定了地球温度场和大气环流最基本的特征。但是观测资料表明，就整体来说，地-气系统的热状况随时间并没有明显的变化（在所讨论的时间范围之内），整个系统辐射能的收入和支出，是处于一种准平衡状态的。所以对整个地-气系统而言，辐射差额等于零。

辐射差额可以用净辐射仪直接测量（见地面气象观测仪器），或间接根据大气和地面观测资料，用经验公式计算。苏联М.И.布德科于1955年首先给出了全球辐射差额的分布。20世纪60年代，其他学者又由气象卫星观测的大气上界的辐射通量资料，计算得到地-气系统的辐射差额（见图）。它不但直接提供了海洋、沙漠等广大地区的资料，而且计算值和主要分布特征同地面观测资料基本一致。通过分析气象卫星连续观测的辐射资料，可以了解地球总的能量收支的变化，这对气候变化的研究有重要意义，这是气候监测的重要项目之一。