A Napból érkező energia a légköri és a felszíni folyamatok alapvető forrása. Nagysága meghatározza egy adott hely klímáját. Területi, időbeli változékonyságának pontos ismerete tehát alapvető feladat a meteorológiai mérési gyakorlatban. A meteorológiai sugárzástan magában foglalja a speciális, napsugárzáshoz kapcsolódó egyéb méréseket is, mint a spektrális méréseket, az UV-B-méréseket (UV/ultraibolya), a légköri össz-ózontartalom-mérések meghatározását. A nemzeti meteorológiai szolgálatok jelentős részénél a sugárzás mérése rendszerint szervezetileg önálló egységben történik.
A meteorológiai sugárzástanban a spektrum felosztása eltér a megszokottól. A rövidhullámú sugárzás forrása a Nap, a hosszúhullámúé pedig a légkör, illetve a felszín hőmérsékletével arányos hőmérsékleti sugárzás. A napsugárzás-mérések feladata a teljes sugárzási egyenleg komponenseinek a mérése, tanulmányozása.
Egy hagyományos napsugárzás-mérőállomás teljes mérési programja a sugárzási egyenleg komponenseinek, illetve a direkt (közvetlen) és diffúz (szétszórt) sugárzás mérését jelenti. Egy ilyen programmal üzemelő, korszerűen felszerelt mérőállomás mérési adataiból már következtetni lehet a légkör átbocsátó képességére, a kapott értékek bemenő adatai alapjai lehetnek egy lehetséges klímaváltozást tanulmányozó modellszámításnak, de a mérési adatok ugyancsak felhasználhatók a műholdas sugárzásmérések verifikálásánál, igazolásánál is.
Egy teljes programmal üzemelő mérőhely felszerelése igen költséges (többfajta érzékelő, a direkt és diffúz sugárzásméréshez szükséges napkövető berendezés és bonyolult adatgyűjtő berendezés), így a nemzeti meteorológiai szolgálatok csak korlátozott számban üzemeltetnek ilyen speciálisnak tekinthető mérőhelyet.
A gyakorlatban a meteorológiai mérőhelyeken leggyakrabban mért sugárzási paraméter a globálsugárzás, ami a sugárzási egyenleg legfontosabb komponense, alapvető klímaparaméter, s egyértelműen a legáltalánosabban használt sugárzási paraméter. A globálsugárzás a Napból érkező közvetlen, illetve az égbolt minden részéről érkező szórt sugárzás összege. Ennek a paraméternek a megbízható mérése a 60-as évek végétől kezdődött meg Budapesten, valamint 5 vidéki állomáson.
Az egységnyi területű vízszintes felszínen mérhető sugárzás intenzitását alapvetően a Nap magassági szöge határozza meg, ami a földrajzi szélesség és az idő egyértelmű függvénye. A földrajzi elhelyezkedésen túl természetesen az időjárási paraméterek is befolyásolják a globálsugárzást. Ezek közül legfontosabb a felhőzet. A légkör átbocsátó képessége csak kis mértékben befolyásolja a globálsugárzás nagyságát, így ez a paraméter nem alkalmas a légköri átbocsátó képesség hosszú távú elemzésére. Sokkal érzékenyebb viszont a légkör állapotára a globálsugárzás két összetevője a direkt-, illetve a diffúz sugárzás, amely komponensek a légkör szennyezettségének változásakor egymással ellentétesen változnak.