地面和大气之间以长波辐射的方式进行着热量的交换，大气对地面起着保温作用。
原理
地面有效辐射的强弱随地面温度、空气温度、空气湿度及云况而变化。
(1)根据辐射强度的关系，地面温度增高时，地面辐射增强，如其它条件(温度、云况等)不变，则地面有效辐射增大。
(2)空气温度高时，大气逆辐射增强，如其它条件不变，则地面有效辐射减小。
(3)空气中含有水汽和水汽凝结物较多，则因水汽放射长波辐射的能力比较强，使大气逆辐射增强，从而也使地面有效辐射减弱。
(4)天空中有云，特别是有浓密的低云存在，大气逆辐射更强，使地面有效辐射减弱得更多。所以，有云的夜晚通常要比无云的夜晚暖和一些。云被的这种作用，我们也称为云被的保温效应。人造烟幕所以能防御霜冻，其道理也在于此。
表示
地面按其本身的温度向外放出辐射能。由于它们不是绝对黑体，运用斯蒂芬-波耳兹曼定律，可写成如下形式
Eg=δσT （2·18）
Ea=δ′σT （2·19）
式中Eg和Ea分别表示地面的辐射能力，T表示地面的温度，δ和δ′分别称地面的相对辐射率，又称比辐射率。其大小为地面的辐射能力与同一温度下黑体辐射能力的比值，在数值上等于吸收率。如地面温度为15℃，以δ=0.9，则可算得
Eg=0.9×5.67×10×（288）=346.7W/m
同样，当地面温度为15℃，根据维恩定律可算得
即该温度下地面最强的辐射能位于波长10μm左右的光谱范围内。地面平均温度约为300K，对流层大气的平均温度约为250K，故其热辐射中95%以上的能量集中在3—120μm的波长范围内（属于肉眼不能直接看见的红外辐射）。其辐射能最大段波长在10—15μm范围内，所以我们把地面和大气的辐射称为长波辐射。