L−ợng năng l−ợng mà trái đất hấp thụ và phát xạ biến đổi theo vị trí địa lý và theo mùa, phụ thuộc vào điều kiện khí quyển và bề mặt cũng nh− sự phân bố của độ chiếu nắng. Cân bằng năng l−ợng tại đỉnh khí quyển chỉ là cân bằng bức xạ và có thể đo đ−ợc một cách chính xác từ các vệ tinh quay quanh trái đất. Albedo đ−ợc −ớc tính bằng cách đo bức xạ mặt trời phản xạ từ một miền của trái đất và so sánh với độ chiếu sáng. Albedo phụ thuộc vào điều kiện địa lý (hình 2.9). Nó cao nhất ở các vùng cực, nơi mây và lớp phủ tuyết dồi dào và nơi mà góc thiên đỉnh mặt trời trung bình lớn. Cực đại thứ hai của albedo xuất hiện ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, nơi mây dày phổ biến hoặc trên những bề mặt sáng nh− sa mạc Sahara. Albedo nhỏ nhất ở các vùng đại d−ơng nhiệt đới, nơi mây phân bố th−a thớt. Bề mặt đại d−ơng có albedo thực sự thấp, vì vậy khi khơng có mây và băng biển albedo hành tinh trên các vùng đại d−ơng chỉ 8−10%.
Bức xạ sóng dài vào khơng gian vũ trụ (OLR) lớn nhất trên các vùng sa mạc nóng và trên các vùng đại d−ơng nhiệt đới, nơi mây ít khi xuất hiện (hình 2.10). Nó thấp nhất ở các vùng cực và những vùng luôn tồn tại mây tầng cao ở nhiệt đới.
OLR bị chi phối bởi nhiệt độ của chất phát xạ, do đó ở các cực lạnh và các đỉnh mây lạnh thì giá trị của OLR đạt thấp nhất. Giá trị cao nhất xuất hiện khi bề mặt ấm bị bao phủ bởi lớp khí quyển t−ơng đối khơ, khơng mây.
Bức xạ thuần (net) có giá trị âm ở gần các cực và d−ơng ở nhiệt đới (hình 2.11). Giá trị d−ơng lớn nhất vào khoảng 120 W/m2
xuất hiện trên các vùng đại d−ơng cận nhiệt đới ở bán cầu mùa hè, nơi có độ chiếu nắng lớn và albedo t−ơng đối thấp (cả hai nhân tố này làm tăng sự hấp thụ bức xạ mặt trời). Sự tiêu hao năng l−ợng lớn nhất xảy ra vào những đêm tối vùng cực của bán cầu mùa đông, nơi OLR không đ−ợc bù đắp lại bằng sự hấp thụ bức xạ mặt trời. Những vùng sa mạc khơ nh− Sahara ở bắc châu Phi có những đặc điểm rất đáng chú ý, vì bất chấp vĩ độ cận nhiệt đới ở đây, trung bình năm chúng bị mất năng l−ợng. Sự mất năng l−ợng của chúng liên quan với albedo bề mặt t−ơng đối cao của sa mạc khô, kết hợp với sự mất mát OLR lớn liên quan với điều kiện khí quyển khơ nằm trên bề mặt nóng.
Khi lấy trung bình xung quanh các vòng vĩ độ, các thành phần cân bằng năng l−ợng tại đỉnh khí quyển cho thấy rõ ảnh h−ởng của gradient theo vĩ độ của độ chiếu nắng (hình 2.12). Vì albedo tăng theo vĩ độ nên năng l−ợng mặt trời hấp thụ đ−ợc bị giảm khi h−ớng về cực, thậm chí giảm nhiều hơn so với độ chiếu nắng. Do đó một tỷ lệ độ chiếu nắng có thể có đ−ợc hấp thụ ở những vĩ độ cao nhỏ hơn ở xích đạo. Albedo tăng theo vĩ độ do góc thiên đỉnh mặt trời, độ che phủ của mây và lớp tuyết phủ đều tăng theo vĩ độ. Năng l−ợng do khí quyển phát xạ vào khơng gian vũ trụ không giảm nhanh theo vĩ độ nh− bức xạ mặt trời hấp thụ đ−ợc, vì khí quyển và đại d−ơng vận chuyển nhiệt về phía cực và bù đắp lại năng l−ợng thuần mất vào không gian vũ trụ ở các vùng cực. Năng l−ợng bức xạ mặt trời đ−ợc hấp thụ v−ợt quá OLR ở các vùng nhiệt đới, do đó bức xạ thuần ở đây là d−ơng. Từ khoảng 40o
h−ớng về cực, bức xạ mặt trời đ−ợc hấp thụ giảm xuống d−ới OLR và cân bằng bức xạ thuần là âm, do đó hệ thống khí hậu mất năng l−ợng vào không gian vũ trụ. Gradient theo vĩ độ của bức xạ thuần trung bình năm cần phải đ−ợc cân bằng bởi dòng năng l−ợng h−ớng cực trong hệ thống khí hậu trái đất.