복사냉각은 '지구가 받는 태양복사에너지의 양 만큼 열복사에 의해서 지표의 온도가 내려가는 현상'으로 대기의 가장 낮은 층인 지표에서 가장 심하게 나타난다.

복사냉각의 정도는 수증기의 양이 많을 수록 높아서 우리나라와 같은 온대지방에서는 여름에는 80%, 겨울에는 약 60% 정도 열을 복사한다.

복사냉각은 모든 대기 층에서 나타나지만 지표에서 가장 심하다.

지표의 온도를 TK라 하면, 1 cm²당 매분 σT⁴cal의 열을 복사한다(σ는 슈테판상수).

예를 들어서 T=288 K(=15℃)에서는 약 0.56 cal가 된다.

한편 대기의 수증기와 이산화탄소는 열복사를 흡수하고, 일부를 지표로 되돌려 보낸다.

복사냉각 현상은 낮에는 태양열을 흡수하기 때문에 눈에 띄게 나타나지 않지만,

밤에는 지면이 열을 방출해 지면이 냉각되서, 대기 하층의 기온이 낮아지는 기온의 역전현상이 나타나며, 복사안개가 나타나기도 한다.

흐린 날 밤에는 구름이 σT⁴ 의 90∼100 %를 되돌려 보내서 복사냉각은 약해진다.