地球表面各種形式的水體是不斷地相互轉(zhuǎn)化的，水以氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)的形式在陸地、海洋和大氣間不斷循環(huán)的過程就是水循環(huán)。 ^[1]  地球表面的水通過形態(tài)轉(zhuǎn)化和在地表及其鄰近空間（對流層和地下淺層）遷移。

水循環(huán)的成因

形成水循環(huán)的外因是太陽輻射和重力作用，其為水循環(huán)提供了水的物理狀態(tài)變化和運(yùn)動能量：形成水循環(huán)的內(nèi)因是水在通常環(huán)境條件下氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種形態(tài)容易相互轉(zhuǎn)化的特性。

降水、蒸發(fā)和徑流是水循環(huán)過程的三個最重要環(huán)節(jié)，這三個環(huán)節(jié)構(gòu)成的水循環(huán)決定著全球的水量平衡，也決定著一個地區(qū)的水資源總量。 ^[1] 

水循環(huán)的分類

水循環(huán)還可以分為海陸間循環(huán)、陸上內(nèi)循環(huán)和海上內(nèi)循環(huán)三種形式 ^[1] 

水循環(huán)是多環(huán)節(jié)的自然過程，全球性的水循環(huán)涉及蒸發(fā)、大氣水分輸送、地表水和地下水循環(huán)以及多種形式的水量貯蓄降水、蒸發(fā)和徑流是水循環(huán)過程的三個最主要環(huán)節(jié)，這三者構(gòu)成的水循環(huán)途徑?jīng)Q定著全球的水量平衡，也決定著一個地區(qū)的水資源總量。

蒸發(fā)是水循環(huán)中最重要的環(huán)節(jié)之一。由蒸發(fā)產(chǎn)生的水汽進(jìn)入大氣并隨大氣活動而運(yùn)動。大氣中的水汽主要來自海洋，一部分還來自大陸表面的蒸散發(fā)。大氣層中水汽的循環(huán)是蒸發(fā)－凝結(jié)—降水—蒸發(fā)的周而復(fù)始的過程。海洋上空的水汽可被輸送到陸地上空凝結(jié)降水，稱為外來水汽降水；大陸上空的水汽直接凝結(jié)降水，稱內(nèi)部水汽降水。一地總降水量與外來水汽降水量的比值稱該地的水分循環(huán)系數(shù)。全球的大氣水分交換的周期為10天。在水循環(huán)中水汽輸送是最活躍的環(huán)節(jié)之一。

徑流是一個地區(qū)（流域）的降水量與蒸發(fā)量的差值。多年平均的大洋水量平衡方程為：蒸發(fā)量=降水量-徑流量；多年平均的陸地水量平衡方程是：降水量=徑流量+蒸發(fā)量。但是，無論是海洋還是陸地，降水量和蒸發(fā)量的地理分布都是不均勻的，這種差異最明顯的就是不同緯度的差異。

中國的大氣水分循環(huán)路徑有太平洋、印度洋、南海、鄂霍茨克海及內(nèi)陸等 5個水分循環(huán)系統(tǒng)。它們是中國東南、西南、華南、東北及西北內(nèi)陸的水汽來源。西北內(nèi)陸地區(qū)還有盛行西風(fēng)和氣旋東移而來的少量大西洋水汽。

陸地上（或一個流域內(nèi)）發(fā)生的水循環(huán)是降水－地表和地下徑流－蒸發(fā)的復(fù)雜過程。陸地上的大氣降水、地表徑流及地下徑流之間的交換又稱三水轉(zhuǎn)化。流域徑流是陸地水循環(huán)中最重要的現(xiàn)象之一。

地下水的運(yùn)動主要與分子力、熱力、重力及空隙性質(zhì)有關(guān)，其運(yùn)動是多維的。通過土壤和植被的蒸發(fā)、蒸騰向上運(yùn)動成為大氣水分；通過入滲向下運(yùn)動可補(bǔ)給地下水；通過水平方向運(yùn)動又可成為河湖水的一部分。地下水儲量雖然很大，但卻是經(jīng)過長年累月甚至上千年蓄集而成的，水量交換周期很長，循環(huán)極其緩慢。地下水和地表水的相互轉(zhuǎn)換是研究水量關(guān)系的主要內(nèi)容之一，也是現(xiàn)代水資源計算的重要問題。

據(jù)估計，全球總的循環(huán)水量約為496′1012立方米/年，不到全球總儲水量的萬分之四。在這些循環(huán)水中，約有22.4%成為陸地降水，這其中的約三分之二又從陸地蒸發(fā)掉了。但總算蒸發(fā)量小于降水量，這才形成了地面徑流。

水循環(huán)系統(tǒng)是多環(huán)節(jié)的龐大動態(tài)系統(tǒng)，自然界中的水是通過多種路線實(shí)現(xiàn)其循環(huán)和相變的。其范圍可由地表向上伸展至大氣對流層頂以上，地表向下可及的深度平均約1000米。全球性的水循環(huán)稱為大循環(huán)，由海洋、陸地和一系列大小區(qū)域的水循環(huán)所組成。水循環(huán)按其發(fā)生的空間又可以分為海洋水循環(huán)、陸地水循環(huán)（包括內(nèi)陸水循環(huán)）。因此，水循環(huán)的尺度大至全球，小至局部地區(qū)。從時間上劃分，可以是長時期的平均，也可以是短時段的狀況。相應(yīng)的，研究水循環(huán)時，研究的區(qū)域可大至全球、某一流域，也可小至某一地域內(nèi)的土壤或地下含水層內(nèi)的水循環(huán)，時間也可長可短。

水循環(huán)分為海陸間循環(huán)（大循環(huán)）以及陸地內(nèi)循環(huán)和海上內(nèi)循環(huán)（小循環(huán)）。從海洋蒸發(fā)出來的水蒸氣，被氣流帶到陸地上空，凝結(jié)為雨、雪、雹等落到地面，一部分被蒸發(fā)返回大氣，其余部分成為地面徑流或地下徑流等，最終回歸海洋。這種海洋和陸地之間水的往復(fù)運(yùn)動過程，稱為水的大循環(huán)。僅在局部地區(qū)(陸地或海洋)進(jìn)行的水循環(huán)稱為水的小循環(huán)。環(huán)境中水的循環(huán)是大、小循環(huán)交織在一起的，并在全球范圍內(nèi)和在地球上各個地區(qū)內(nèi)不停地進(jìn)行著。

水循環(huán)使地球上各種形式的水以不同的周期或速度更新。水的這種循環(huán)復(fù)原特性，可以用水的交替周期表示。由于各種形式水的貯蓄形式不一致，各種水的交換周期也不一致。

水體名稱：更新周期/年大氣水：0.025～0.03 年 河水（外流）： 0.03～0.05年 湖泊淡水： 10～100年 地下水：100～1000年海洋水：約5000年 冰川： 約10 0005年。水循環(huán)的形成和影響因素。

水是一切生命機(jī)體的組成物質(zhì)，也是生命代謝活動所必需的物質(zhì)，又是人類進(jìn)行生產(chǎn)活動的重要資源。 地球上的水分布在海洋、湖泊、沼澤、河流、冰川、雪山，以及大氣、生物體、土壤和地層。水的總量約為1.4×10⁹km3，其中96.5%在海洋中，約覆蓋地球總面積的70%。陸地上、大氣和生物體中的水只占很少的一部分。

水循環(huán)的主要作用表現(xiàn)在三個方面：

① 水是所有營養(yǎng)物質(zhì)的介質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和水循環(huán)不可分割地聯(lián)系在一起；

② 水對物質(zhì)是很好的溶劑，在生態(tài)系統(tǒng)中起著能量傳遞和利用的作用；

③ 水是地質(zhì)變化的動因之一，一個地方礦質(zhì)元素的流失，而另一個地方礦質(zhì)元素的沉積往往要通過水循環(huán)來完成。

地球上的水圈是一個永不停息的動態(tài)系統(tǒng)。在太陽輻射和地球引力的推動下，水在水圈內(nèi)各組成部分之間不停的運(yùn)動著，構(gòu)成全球范圍的海陸間循環(huán)（大循環(huán)），并把各種水體連接起來，使得各種水體能夠長期存在。海洋和陸地之間的水交換是這個循環(huán)的主線，意義最重大。在太陽能的作用下，海洋表面的水蒸發(fā)到大氣中形成水汽，水汽隨大氣環(huán)流運(yùn)動，一部分進(jìn)入陸地上空，在一定條件下形成雨雪等降水；大氣降水到達(dá)地面后轉(zhuǎn)化為地下水、土壤水和地表徑流，地下徑流和地表徑流最終又回到海洋，由此形成淡水的動態(tài)循環(huán)。這部分水容易被人類社會所利用，具有經(jīng)濟(jì)價值，正是我們所說的水資源。

水循環(huán)是聯(lián)系地球各圈和各種水體的“紐帶”，是“調(diào)節(jié)器”，它調(diào)節(jié)了地球各圈層之間的能量，對冷暖氣候變化起到了重要的因素。水循環(huán)是“雕塑家”，它通過侵蝕，搬運(yùn)和堆積，塑造了豐富多彩的地表形象。水循環(huán)是“傳輸帶”，它是地表物質(zhì)遷移的強(qiáng)大動力，和主要載體。更重要的是，通過水循環(huán)，海洋不斷向陸地輸送淡水，補(bǔ)充和更新新陸地上的淡水資源，從而使水成為了可再生的資源。

自然因素主要有氣象條件(大氣環(huán)流、風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度等)和地理?xiàng)l件(地形、地質(zhì)、土壤、植被等)。人為因素對水循環(huán)也有直接或間接的影響。

大氣環(huán)流變化引起的降水時空分布、 強(qiáng)度和總量的變化, 雨帶的遷移以及氣溫、 空氣濕度、 風(fēng)速的變化以及太陽輻射強(qiáng)迫的變化直接影響土壤水, 蒸發(fā)及徑流的生成。受氣候因素的制約, 我國濕潤氣候區(qū)、 半濕潤氣候區(qū)及干旱半干旱地區(qū)的陸地水循環(huán)有顯著差異。 ^[2] 

人類活動不斷改變著自然環(huán)境，越來越強(qiáng)烈地影響水循環(huán)的過程。人類構(gòu)筑水庫，開鑿運(yùn)河、渠道、河網(wǎng)，以及大量開發(fā)利用地下水等，改變了水的原來徑流路線，引起水的分布和水的運(yùn)動狀況的變化。農(nóng)業(yè)的發(fā)展，森林的破壞，引起蒸發(fā)、徑流、下滲等過程的變化。城市和工礦區(qū)的大氣污染和熱島效應(yīng)也可改變本地區(qū)的水循環(huán)狀況。

人類活動對水循環(huán)的影響反映在兩方面。最重要的方面是由于人類生產(chǎn)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展使大氣的化學(xué)成分發(fā)生變化, 如 CO2、 CH 4、 CFCs 等溫室氣體濃度的顯著增加改變了地球大氣系統(tǒng)輻射平衡而引起氣溫升高, 全球性降水增加, 蒸發(fā)加大和水循環(huán)的加快以及區(qū)域水循環(huán)變化。這種變化的時間尺度可持續(xù)幾十年到幾百年。另一種人類活動主要作用于流域的下墊面, 如土地利用的變化、 農(nóng)田灌溉、 農(nóng)林墾殖、 森林砍伐、 城市化不透水層面積的擴(kuò)大、 水資源開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境變化等引起的陸地水循環(huán)變化。這種人類活動的影響雖然是局部的, 但往往強(qiáng)度很大, 有時對水循環(huán)的影響可擴(kuò)展至較大地區(qū)。 ^[2] 

環(huán)境中許多物質(zhì)的交換和運(yùn)動依靠水循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。陸地上每年有3.6×1013 m3的水流入海洋，這些水把約3.6×10^9噸的可溶解物質(zhì)帶入海洋。

人類生產(chǎn)和消費(fèi)活動排出的污染物通過不同的途徑進(jìn)入水循環(huán)。礦物燃料燃燒產(chǎn)生并排入大氣的二氧化硫和氮氧化物，進(jìn)入水循環(huán)能形成酸雨，從而把大氣污染轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛嫠屯寥赖奈廴?。大氣中的顆粒物也可通過降水等過程返回地面。土壤和固體廢物受降水的沖洗、淋溶等作用，其中的有害物質(zhì)通過徑流、滲透等途徑，參加水循環(huán)而遷移擴(kuò)散。人類排放的工業(yè)廢水和生活污水，使地表水或地下水受到污染，最終使海洋受到污染。

水在循環(huán)過程中，沿途挾帶的各種有害物質(zhì)，可由于水的稀釋擴(kuò)散，降低濃度而無害化，這是水的自凈作用。但也可能由于水的流動交換而遷移，造成其他地區(qū)或更大范圍的污染。

地球上大量的熱能用于將冰融化為水（335J·g）使水溫升高（1℃需4.18J·g）,并將水轉(zhuǎn)換為蒸汽（2243J·g）。因此，水有防止溫度發(fā)生劇烈波動的重要生態(tài)作用。

水量平衡是說，在一個足夠長的時期里，全球范圍的總蒸發(fā)量等于總降水量。與世界大陸相比，中國年降水量偏低，但年徑流系數(shù)均高，這是中國多山地形和季風(fēng)氣候影響所致。中國內(nèi)陸區(qū)域的降水和蒸發(fā)均比世界內(nèi)陸區(qū)域的平均值低，其原因是中國內(nèi)陸流域地處歐亞大陸的腹地，遠(yuǎn)離海洋之故。中國水量平衡要素組成的重要界線，是1200毫米年等降水量。年降水量大于1200毫米的地區(qū)，徑流量大于蒸散發(fā)量；反之，蒸散發(fā)量大于徑流量，中國除東南部分地區(qū)外，絕大多數(shù)地區(qū)都是蒸散發(fā)量大于徑流量。越向西北差異越大。水量平衡要素的相互關(guān)系還表明在徑流量大于蒸發(fā)量的地區(qū)，徑流與降水的相關(guān)性很高，蒸散發(fā)對水量平衡的組成影響甚小。在徑流量小于蒸發(fā)量的地區(qū)，蒸散發(fā)量則依降水而變化。這些規(guī)律可作為年徑流建立模型的依據(jù)。另外，中國平原區(qū)的水量平衡均為徑流量小于蒸發(fā)量，說明水循環(huán)過程以垂直方向的水量交換為主。

當(dāng)前已經(jīng)把水循環(huán)看作為一個動態(tài)有序系統(tǒng)。按系統(tǒng)分析，水循環(huán)的每一環(huán)節(jié)都是系統(tǒng)的組成成分，也是一個亞系統(tǒng)。各個亞系統(tǒng)之間又是以一定的關(guān)系互相聯(lián)系的，這種聯(lián)系是通過一系列的輸入與輸出實(shí)現(xiàn)的。例如，大氣亞系統(tǒng)的輸出──降水，會成為陸地流域亞系統(tǒng)的輸入，陸地流域亞系統(tǒng)又通過其輸出──徑流，成為海洋亞系統(tǒng)的輸入等。以上的水循環(huán)亞系統(tǒng)還可以細(xì)分為若干更次一級的系統(tǒng)。

水循環(huán)是地球上最重要的物質(zhì)循環(huán)之一，它實(shí)現(xiàn)了地球系統(tǒng)水量、能量和地球生物化學(xué)物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)換、構(gòu)成了全球性的連續(xù)有序的動態(tài)大系統(tǒng)。水循環(huán)聯(lián)系著海陸兩大系統(tǒng)，塑造著地表形態(tài)，制約著地球生態(tài)環(huán)境的平衡和協(xié)調(diào)，不斷提供再生的淡水資源。因此，水循環(huán)對于地球表層結(jié)構(gòu)的演變和人類可持續(xù)發(fā)展都意義重大。

1，水循環(huán)深刻地影響著地球表層結(jié)構(gòu)的形成、演化和發(fā)展。

2，水循環(huán)的實(shí)質(zhì)就是物質(zhì)與能量的傳輸過程。

3，水循環(huán)是海陸間聯(lián)系的紐帶。

4，水循環(huán)是地球系統(tǒng)中各種水體不斷更新的總和，這使得水成為可再生資源，根植于人類社會和歷史的變遷之中。 ^[3] 

水循環(huán)的地理意義有五方面：

①水在水循環(huán)這個龐大的系統(tǒng)中不斷運(yùn)動、轉(zhuǎn)化，使水資源不斷更新（所謂更新，在一定程度上決定了水是可再生資源）。

②水循環(huán)維持全球水的動態(tài)平衡。

③水循環(huán)進(jìn)行能量交換和物質(zhì)轉(zhuǎn)移。陸地徑流向海洋源源不斷地輸送泥沙、有機(jī)物和鹽類；對地表太陽輻射吸收、轉(zhuǎn)化、傳輸，緩解不同緯度間熱量收支不平衡的矛盾，對于氣候的調(diào)節(jié)具有重要意義。

④造成侵蝕、搬運(yùn)、堆積等外力作用，不斷塑造地表形態(tài)。

⑤水循環(huán)可以對土壤的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)生影響。水循環(huán)簡表

社會水循環(huán)

人類社會對自然水循環(huán)的持續(xù)干預(yù),破壞其原有的路線和發(fā)展進(jìn)程,加之地表水資源、地下水資源的過度開發(fā)利用,導(dǎo)致水資源逐漸成為稀缺資源。同時,城市化、工業(yè)化的不斷擴(kuò)張,排放污水、廢水與日俱增,滋生一系列違背自然水循環(huán)規(guī)律的水資源問題。社會水循環(huán)的提出,為水資源高效利用及與自然水循環(huán)和諧共處提供新的契機(jī),科學(xué)解決當(dāng)前面臨的水資源開發(fā)、利用、節(jié)約、保護(hù)等難題。 ^[4] 

全球變暖背景下水循環(huán)在加強(qiáng)

全球變暖背景下水循環(huán)在加強(qiáng)。水循環(huán)的改變一方面能夠影響海洋的淡水通量，誘導(dǎo)出海洋鹽度，流場，以及溫度場的異常。海洋的異常能夠進(jìn)一步反饋給大氣，從而激發(fā)全球氣候的調(diào)整。另一方面，水循環(huán)的改變還能夠影響大氣中的水汽含量和非絕熱加熱率。大氣中的水汽是最主要的溫室氣體之一，水汽反饋是全球變暖過程中最顯著的正反饋過程。水汽的相變過程導(dǎo)致潛熱通量發(fā)生異常，最終能夠影響氣候系統(tǒng)中的極向熱輸送。 ^[5] 

寒區(qū)水循環(huán)

寒區(qū)因?yàn)閮鐾翆拥膹V泛存在, 該地區(qū)水循環(huán)、 水平衡和水資源驅(qū) 動機(jī)制具有其自身特色, 水文特點(diǎn) 與無凍土 區(qū)相比有著顯著差別。永久凍土和季節(jié)性凍土對上層土壤含水量、 土壤蒸發(fā)能力和土壤入滲有著深刻影響, 從而影響 區(qū)域或流域的產(chǎn)匯流機(jī)制甚至水循環(huán)特性。此外, 由于氣 候變化的影響和 人類活動的日益加劇, 寒區(qū)水循環(huán) 與水資源對于這些變化和影響的響應(yīng)因其自身的水文特性與其他地 區(qū)的響應(yīng)有著相當(dāng)大的區(qū)別。 ^[6]