辐射传输之地表辐射传输过程

太阳辐射经过大气散射与吸收之后，最终有一部分到达地面。到达地面的电磁波与地表物质发生相互作用，导致地表的反射、吸收和透射，以及地表热辐射等多种物理过程。

反射是指当电磁辐射到达两种不同媒介的分界面时，入射能量的一部分或全部返回原媒介的现象，可用反射率（即反射能量与入射能量的比值）来表征反射率是物体的一种物理属性，随着波长的变化而变化，故又称为光谱反射率。一般用光谱反射率曲线来表示物体的波谱特征，这对于利用遥感信息识别地表物体具有重要意义。根据入射波长与地表粗糙度的相对大小，反射可分为镜面反射、漫反射和方向反射三种形式。当表面粗糙度远小于入射波长时，出现镜面反射，此时几乎全部的入射能量都按相反方向反射，且反射角等于入射角；当表面粗糙度远大于入射波波长时，将发生漫反射，此时入射能量在所有方向均匀反射（各向同性），也称朗伯（Lambert）反射。镜面反射与漫反射是电磁波反射的两种极端情况，在自然界中大多数地表反射介于二者之间。自然地表的反射既非完全的镜面反射，又非各向同性的漫反射，而是呈现明显的方向性，称为方向反射，也称为角反射，常用二向性反射率分布函数BRDF（bidirectional reflectance distribution function）来描述表面反射特性的空间分布特征。

到达地面的电磁辐射，除部分被反射之外，一部分被地表吸收，另一部分穿越地表，发生透射。对于可见光波段，透射能量通常较小；但微波则可以部分穿透岩石、土壤、植被、冰层和松散沉积物等。被吸收的短波太阳辐射可加热地表，而地表以长波辐射方式向外发射能量。在热红外波段，物体的发射率与反射率均为波长的函数，并且二者之和等于1。

就全球多年平均情况而言，在太阳辐射到达地表的能量中（55%），经地表反射回大气层以外的辐射能为4%，另外51%的能量则被地表吸收，而地表以长波形式向外辐射。在地表长波辐射中，其中21%为热红外辐射，其他30%以热传导方式加热大气，并最终通过大气辐射等方式向大气层外辐射。