地球上的水处在运动之中,海洋、湖泊、地下水和生命体内容纳的水是水的储存库,水以降水、蒸发和河川径流的形式流动在这些储存库间,这种连续不断地变换地理位置和物理形态的运动过程,称水分循环,又称水循环或水文循环。水的三态转化特性是产生水分循环的内因,太阳辐射和重力作用则是水分循环的动力。
根据水分循环的过程,自然界的水分循环可分为大循环和小循环两种类型。大循环,就是从海洋上蒸发的水汽,被气流带到大陆上空,在适当的条件下凝结,又以降水的形式降落到地表,一部分降水可被植被拦截或被植物散发;降落到地面的水可以形成地表径流;渗入地下的一部分水以地下径流形式进人河道,成为河川径流的一部分;还有储存于地下,其中一部分上升至地表供蒸发,一部分向深层渗透,在一定的条件下溢出成为不同形式的泉水;地表水、地下水和返回地面的部分地下水,最终沿着江河水系或地下水系注人海洋。这样,就完成了地球上的水分大循环,又称海陆水循环或全球水循环。
小循环,又分为两种:一是海洋小循环,就是从海洋表面蒸发的水汽,在海洋上空成云致雨,然后再降落到海洋表面上;另一是陆地或内陆小循环,就是从陆地表面蒸发的水汽,在内陆上空形成降雨,然后再降落到大陆表面上。
大循环是由许多小循环组成的复杂过程,从海洋蒸发的水汽,其中一部分被气流带至大陆上空,遇冷凝结降雨,在海洋边缘地区形成径流返回海洋,部分水汽则继续上升、随同海洋输送来的水汽再向内陆输送,至离海洋更远的地方,凝结降雨,然后再蒸发到上空气团中去,这样逾向内陆水汽逾少,直至远离海洋的内陆,水汽含量很少而形不成降雨为止。在内陆发生的这种循环过程称为内陆循环,大部分形成径流回到海洋的水分,对内陆循环不再发生作用。而蒸发后吹向内陆的水分还继续参加水分循环,这种水分包括大气下层的水汽,土壤上层的水分,冰川积雪区的水分,所有这些水分,经过再蒸发顺着气流的运行而推向内陆,增加内陆循环的水汽。一个地区如地面和地下储水比较丰富,蒸发水汽量较多,那么内陆循环就比较活跃。在内陆循环旺盛的地区,水循环活跃对凝结降水方面起到促进作用,因此陆面蒸发水量增加,对改善内陆降水状况,特别是温湿状况有积极作用。
水分循环是多环节的自然过程,在过去几个世纪,人类获得了干预这个循环的本领。在此,对包括降水、蒸发蒸腾、水汽输送、径流、冰雪消融与冰川运动等全球性水分循环的几个重要环节。