Солнечная энергия, приходящая на верхнюю границу атмосферы (800-1000 км) трансформируется в стратосфере и тропосфере под влиянием ее компонент, основными из которых являются водяной пар, углекислый газ, озон и аэрозоли. Однако главным регулятором радиационной энергии системы является облачность.

Достигающая земной поверхности солнечная энергия, частично поглощается ею, в среднем по земному шару поглощение составляет 46%, и частично отражается, в зависимости от альбедо поверхности, облачности и всей системы в целом.

Поглощенная земной поверхностью энергия представляет собой источник для формирования температуры поверхности и атмосферы. Температура поверхности зависит от расхода поглощенной энергии на турбулентный поток тепла от поверхности в атмосферу, на тепловое излучение земной поверхности при ее температуре, на поток тепла в почву или океан и затрату тепла на испарение воды с поверхности суши или океана. В некоторых случаях направление потоков может меняться.

На схеме представлены потоки излучения в атмосфере, их источники и возможная трансформация.

В результате передачи тепла от земной поверхности в атмосферу турбулентным потоком и тепловым излучением поверхности атмосфера нагревается.

Расчеты потоков солнечного и теплового излучения в гидродинамических моделях атмосферы основаны на упрощенных методах теории переноса излучения. В основе теории переноса излучения лежит решение нестационарного трехмерного уравнения переноса излучения, для чего должны быть описаны свойства той среды, где происходит перенос излучения. В данной задаче это безоблачная атмосфера с ее компонентами, влияющими на перенос излучения, облачность и ее микрофизические свойства, свойства подстилающей поверхности.