辐射指太阳、地球和大气辐射的总称。通常称太阳辐射为短波辐射，地球和大气辐射为长波辐射。观测的物理量主要是辐射能流率，或称辐射通量密度或辐射强度，标准单位瓦/平方米。气象上常测定以下几种辐射量：
（1） 太阳直接辐射，指来自日盘0.5°立体角内与该立体角轴垂直的面的太阳辐射。
（2） 天空辐射（或称太阳散射辐射），指地平面上收到的来自天穹2π立体角向下的大气等的散射和反射太阳辐射。
（3） 太阳总辐射，指地平面接收的太阳直接辐射和散射辐射之和。
（4） 反射太阳辐射，指地面反射的太阳总辐射。
（5） 地球辐射，指由地球（包括大气）放射的辐射。
（6） 净辐射，指向下和向上（太阳和地球）辐射之差。
测量辐射的仪器：
（A） 绝对日射表：是测量太阳直接辐射的标准仪器，常用它来确定其它类型仪器的仪器常数。最普通的是埃斯川姆绝对日射表，其感应部分为进光筒内的两块接收系数近似1的黑色锰铜片。观测时，圆筒正对太阳，使一块锰铜片受日光照射而增热，不受照射的锰铜片通过电流加热，调节加热电流直到两块锰铜片温度相等，加热电流平方与辐射强度成正比。根据世界气象组织的决议，从1981年起将使用指定的四种型号作为日射标准仪器，以美国的PACRRADⅢ型绝对日射计为例，接收太阳辐射的主要部分是吸收系数接近于1.0000的探测黑体空腔的锥角部分，在探测空腔后面的补偿空腔，以人工加热法保持和探测空腔具有相同的温度，使探测腔体的热量完全不向后传递，测量空腔和热汇的温度差就可以测得太阳辐射强度。
（B） 直接日射表：是测定太阳直接辐射的常规仪器。进光筒对感应面的视张角为10°，感应面是一块涂黑的锰铜片，它的背面紧贴热电堆正极，负极接在遮光筒内壁，热电堆的电动势正比于太阳辐射。用于遥测的直接日射表将进光筒安装在“赤道架”上，借助电机和齿轮减速器，带动日射表进光筒准确地自动跟踪太阳。
（C） 天空辐射表：它是测定地平面上的太阳直接辐射、天空散射辐射和地面反射辐射仪器。感应部分由黑片和白片组成田字形方格阵，辐射强度正比于黑白片下热电堆的电动势。感应面上有一个半球形防风保护玻璃罩，仪器上方可伸出一块对感应平面视角为10°的遮光板。支架遮光板遮去阳光，仪器只能测到天空散射辐射；除去遮光板则能测到水平面上太阳辐射和散射的总和；反转仪器使感应面向下，则能测到反射辐射。用于遥测的天空辐射表装上遮日环，遮日环以辐射表感应面为中心，直径约30厘米，环宽约5厘米，根据当地纬度和日期，适当调节它的倾角，在一天任何时刻都能遮住太阳的直接辐射。显然由于遮日环的影响使测值偏小，必须加以校正。
（D） 净辐射表：用于测量地表面吸收和支出辐射之差。仪器有上下两片感应面，由绝热材料将其隔开，并分别罩上聚乙烯防风薄膜。向上和向下感应面分别感应地面对辐射的收入和支出，热电堆测量它们的温差，净辐射强度正比于温差电动势。