根据能量守恒定律，地表面获得的热能是可以转换的，但收入与支出的量应平衡，这就是地面热量平衡。其方程式为

Rg+LE+P+A=0

式中Rg为地面辐射平衡；LE代表地气间的潜热交换（L为汽化潜热，E为蒸发量或凝结量）；P代表地气间的乱流显热交换；A代表地面与下层间的热量转换量。式中各项以地面获得热量取正值，地面失去热量取负值。白天，Rg为正值，地面获得热量，用于地面水分蒸发耗热、乱流热交换传给大气和使土壤增温；夜间相反，地面长波辐射所失去的热量需来自大气、土壤和凝结释放热量等来补偿。地面热量平衡状况决定着活动层及近地气层的增温与冷却，影响着蒸发和凝结的水相变化，也是气候形成的重要因素。