根据初步估算，地球上汽态水的总质量约为73.5×1015公斤。这个数值与地球上其他存在形式的水相比是微不足道的，但由于它的交换速度快，转换频率高，循环周期短，在大气中的停滞时间可以从几小时到几十天不等，平均约为8～9天，因此它的作用是不可小视的。在大气中，水汽含量随着高度增加而减小，并服从于这样的衰减方程：
logeh=loge0-h/6.5 (8.1)
式中e为水汽压，h与0分别表示所计算的海拔高度和海平面(以公里表示)。它说明当海拔高度升至6.5公里处，其水汽压仅为海平面数值的0.1。
固体水包括冰川、冰山、极地冰盖、永久冻土等，也包括大气中的冰晶及降下来的雪与雹等。它们的数量占据了除海洋之外的最高比例，也占据了全球淡水总量的77%以上(表8-2)。
(三)水的交换周期
地球上的水处于不停的动态交换之中。按照全球水的存在数量及其动态循环过程，我们可以了解水的交换速率与水的交换周期，它们对于不同存在形式的水是不一样的。全球海洋中水的体
积约为13.5亿立方公里，其年总蒸发值已经可以估算出来，这样要使海洋中的水全部更换一次所需时间大约为3000年。全球河川径流中所拥有的水量，尽管只占全球总水量的百万分之一，但由于其交换周期极短，全部交换一次的时间仅需0.032年(平均11.4天)，所以每年陆地上河流的水可更换32次。
(四)水循环
在全球规模上，水的循环有以下几种基本方式：
(l)通过相变，即从液态或固态的水，吸热后转变为气态的方式，与大气混合在一起，随着大气环流或地区性环流，传布很远的距离，而后在适宜的条件下，重新由气态转化为液态或固态，落入海洋表面或陆地表面。
(2)在地球表面位能梯度力的作用下，水以径流的形式(在陆地)最终汇入海洋。在水的完整循环中，蒸发、降水、径流这3个互为衔接的过程，集中地体现了地球上水的动态平衡特征。
(3)在盛行风和海水密度(随着海水的温度和盐度而变化)的作用下，水以洋流的形式在海洋中作大规模的运动，形成又一种重要的水循环方式。
通常状况下，所考虑的水循环主要以第二种方式为代表(图8-1)。
(五)水平衡
自从1960年以来，许多学者提出各种各样的方案论证全球的水平衡。现已基本上得出了全球水平衡的轮廓，它使人们对于水的大规模动态变化，有了较为准确的认识，并且为估算全球的水分条件或预测水的动态变化，提供了坚实的依据，现将一些主要的结论列于表8-4。
其后，进一步确定了全球陆地和全球海洋的平均水平衡状况，这就给各主要区域的水分估算提供了依据。在全球水平衡中，最主要的成分是降水与蒸发，只要这两个成分的估计充分准确，则径流量的确定就比较容易了。表8-6列出了地球不同纬度上的降水量和蒸发量，以及该纬度上的水分盈亏数量。
由于可以降水与蒸发的比率(P/E)判定一个区域的湿润程度(或干燥程度)，因此在各个纬度带(类似于表8-6)可以很容易地
