第二章 地球上的水循环 第一节 水循环概述
一、水循环基本过程
（一）水循环基本过程
水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。
从全球整体角度来说，这个循环过程可以设想从海洋的蒸发开始；蒸发的水汽升入空中，并被气流输送至各地，大部分留在海洋上空，少部分深入内陆，在适当条件下，这些水汽凝结降水。其中海面上的降水直接回归海洋，降落到陆地表面的雨雪，除重新蒸发升入空中的水汽外，一部分成为地面径流补给江河、湖泊，另一部分渗入岩土层中，转化为壤中流与地下径流。地面径流，壤中流与地下径流，最后亦流入海洋，构成全球性统一的，连续有序的动态大系统。
为全球海陆间水循环过程的概化图。整个过程可分解为水汽蒸发、水汽输送、凝结降水、水分入渗，以及地表、地下径流等5个基本环节。这5个环节相互联系、相互影响，又交错并存、相对独立，并在不同的环境条件下，呈现不同的组合，在全球各地形成一系列不同规模的地区水循环。
（二）水循环机理
第一，水循环服从于质量守恒定律。整个循环过程保持着连续性，既无开始，也没有结尾。从实质上说，水循环乃是物质与能量的传输、储存和转化过程，而且存在于每一环节。在蒸发环节中，伴随液态水转化为气态水的是热能的消耗，伴随着凝结降水的是潜热的释放，所以蒸发与降水就是地面向大气输送热量的过程。据测算，全球海陆日平均蒸发量为1.5808万亿立米，是长江全年入海径流量的1.6倍，蒸发这些水汽的总耗热量高达3.878×1021焦耳，如折合电能为10.77×1014千瓦时，等于1990年全世界各国总发电量的近100倍，所以地面潜热交换成为大气的热量主要来源。
由降水转化为地面与地下径流的过程，则是势能转化为动能的过程。这些动能成为水流的动力，消耗于沿途的冲刷，搬运和堆积作用，直到注入海洋才消耗殆尽。
第二，太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力。此动力不消失，水循环将永恒存在，水的物理性质，在常温常压条件下液态、气态、固态三相变化的特性是水循环的前提条件；外部环境包括地理纬度、海陆分布、地貌形态等则制约了水循环的路径、规模与强度。
第三，水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈。其循环路径并非单一的，而是通过无数条路线实现循环和相变的，所以水循环系统是由无数不同尺度、不同规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系统。
第四，全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。因为地球与宇宙空间之间虽亦存在水分交换，但每年交换的水量还不到地球上总贮水量的1/15亿，所以可将全球水循环系统近似的视为既无输入，又无输出的一个封闭系统，但对地球内部各大圈层，对海洋、陆地或陆地上某一特定地区，某个水体而言，既有水分输入，又有水分输出，因而是开放系统。
第五，地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带着某些物质一起运动，诸如溶于水中的各种化学元素、气体以及泥沙等固体杂质等。不过这些物质不可能象水分那样，构成完整的循环系统，所以通常意义上的水文循环仅指水分循环，简称水循环。
二、水循环的类型与层次结构
（一）水循环的基本类型
通常按水循环的不同途径与规模，将全球的水循环区分为大循环与小循环。
1.大循环发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，由于广及全球，故名大循环，又称外循环。
大循环的主要特点是，在循环过程中，水分通过蒸发与降水两大基本环节，在空中与海洋，空中与陆地之间进行垂向交换，与此同时，又以水汽输送和径流的形式进行横向交换。