Das Strahlungsgleichgewicht bezieht sich auf das Gleichgewicht zwischen der Energiemenge, die die Erde von der Sonne empfängt, und der Energiemenge, die die Erde in den Weltraum zurückstrahlt. Wenn dieses Gleichgewicht aufrechterhalten wird, bleibt die Oberflächentemperatur der Erde relativ stabil. Veränderungen in der oberen Troposphäre und Stratosphäre (UTS) in Höhen von 10 bis 50 km bei Treibhausgasen wie Wasserdampf oder Wasser in kondensierter Form wie Zirruswolken (Eiswolken) können dieses Gleichgewicht jedoch stören, ein Energieungleichgewicht verursachen und zu einer Erwärmung oder Abkühlung der Erdoberfläche führen. Ein quantitatives Verständnis ist von entscheidender Bedeutung, da kleine Veränderungen in der Strahlungsbilanz zu erheblichen Veränderungen im Klimasystem der Erde führen können.

Wasserdampf ist das wichtigste natürliche Treibhausgas in der Atmosphäre, und obwohl seine Konzentrationen in der Stratosphäre sehr niedrig sind, trägt er erheblich zur Klima-Rückkopplung bei. Er wird über klein- bis großräumige Mischungs- und Transportprozesse von der Troposphäre in die Stratosphäre transportiert und über die Brewer-Dobson-Zirkulation weiter verteilt. Während des Transports kann sich der Wasserdampfgehalt durch die Bildung von Zirruswolken in besonders kalten Gebieten weiter verändern. Zirruswolken absorbieren die langwellige Wärmestrahlung der Erde, was zu einer allgemeinen Erwärmung der Erde führt. Die Strahlungseigenschaften hängen jedoch von den Eigenschaften der Eispartikel, der Höhe und der Dicke der Zirruswolke ab und können den klimatischen Einfluss sogar von einer Erwärmung in eine Abkühlung umkehren. Die Unsicherheiten bei den Schwankungen und Trends des stratosphärischen Wasserdampfs und der Zirruswolken in der oberen Troposphäre sind eine wichtige Quelle der Unsicherheit bei der dekadischen Klimavariabilität und bei künftigen Vorhersagen.