В атмосферных условиях теплообмен характеризует сложные процессы получения, передачи, переноса и потери тепла в системе Земля - атмосфера. Прямая солнечная радиация, которая прошла через атмосферу, и рассеянная радиация, частично от нее отражаются, но в большей части поглощаются нею и нагревают верхние слои почвы и водоемов. Земная поверхность излучает невидимую инфракрасную радиацию, которую в основном поглощает атмосфера и нагревается при этом. Атмосфера излучает инфракрасную радиацию, большую часть которой поглощает земная поверхность. Одновременно земная и атмосферная радиации непрерывно излучаются в мировое пространство и вместе с отраженной солнечной радиацией уравновешивают приток солнечной радиации к Земле. Часть лучистой энергии идет на нагревание земной поверхности и атмосферы.