大氣吸收地面長波輻射的同時， 又以輻射的方式向外放射能量。 大氣輻射的方向既有向上的， 也有向下的.大氣輻射中向下的部分， 因為與地面輻射方向相反， 稱為大氣逆輻射。
大氣逆輻射特徵
大氣逆輻射強弱主要取決於大氣層的溫度和濕度的垂直分佈， 除此之外與雲的狀況密切相關， 但沒有顯著的日變化。
雲量多， 空氣濕度大， 大氣逆輻射強。 簡單理解就是地面射出的光很容易被雲反射回來。
空氣潔淨， 雲量少， 被大氣反射的太陽直接輻射少， 大多射到地面， 地面輻射加強， 大氣輻射也跟著加強，
大氣逆輻射由兩部分組成：
（1）來自大氣本身的熱輻射。 主要是地面以上1~2 km內的水汽和二氧化碳的輻射；
（2）來自雲的熱輻射。 是雲體發射出並經過大氣視窗到達地面的長波輻射。
大氣逆輻射現象（1）溫室效應由於大氣逆輻射的存在, 使地面實際損失的熱量比它以長波輻射放出的熱量要少一些。 月球則因為沒有像地球這樣的大氣， 表面溫度變化劇烈。
白天多雲， 雲層對太陽輻射的反射作用增強， 到達地面的太陽輻射少， 所以地面溫度比晴天低；夜間多雲， 由於雲層吸收地面長波輻射並使大氣逆輻射作用增強， 補償了地面輻射散失的熱量， 所以地面溫度比晴天高。
在晚秋和寒冬， 霜凍多出現在晴天的夜晚
晴朗的夜晚， 天空沒有雲， 大氣逆輻射弱， 地面輻射的熱量散失大， 這樣的夜晚地面氣溫很低， 容易出現霜凍。 寒冬裡人造煙幕能起到防霜凍作用， 人造煙幕中含有大量的二氧化碳、水汽、塵埃， 能強烈地吸收地面輻射， 從而增強大氣逆輻射， 減少夜晚地面輻射損失的熱量， 對地面起到保溫的作用， 所以可以預防霜凍。