第一节周而复始的水循环
1.水循环概述
水循环是指在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以雨、雪、冰雹的形式降落到地面，这是个周而复始的过程。例如，地面的水分被太阳蒸发成为空气中的水蒸气。
水在地球上的存在形式包括有固态、液态和气态三种。而地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山以及大气、生物体、土壤和地层中。水会通过一些物理作用，如蒸发、降水、渗透、表面的流动和表底下流动等，由一个地方移动至另一个地方，如水由河川流动至海洋。
2.水循环的主要作用
水是一切生命机体的组成物质，也是生命代谢活动所必需的物质，又是人类进行生产活动的重要资源。地球上水的总量约为1.4×1013立方米，其中97%存在于海洋中，约覆盖地球总面积的70%。陆地上、大气和生物体中的水只占其中很少一部分。
水循环的作用主要表现在以下三个方面：
①水是所有营养物质的介质，营养物质的循环和水循环不可分割地联系在一起；
②水是物质很好的溶剂，在生态系统中起着能量传递和利用的作用；
③水是地质变化的原因之一，一个地方矿质元素的流失，而另一个地方矿质元素的沉积往往要通过水循环来完成。
水的循环运动相互联系，这就构成了水圈。水圈通常指的是地球表面和接近地球表面的各种形态的水的总称。
它的上限可视为对流层顶，下限为深层地下水所及的深度。地球上的水存在于空中、地表和地下，包括大气水、海水、陆地水（河、湖、沼泽、冰雪、土壤水和地下水），以及生物体内的生物水。
在水圈中，水的大部分是以液态和固态的形式在地面上聚集在一起的，构成各种水体，如冰川、海洋、河流、湖泊、水库等。这就是我们通常所说的水环境。
地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下，水在水圈内各组成部分之间不停地运动着，构成全球范围的大循环，并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线，意义也最重大。
在太阳能的作用下，海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽，水汽随大气环流运动，一部分进入陆地上空，在一定条件下形成雨、雪等降水；降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流，地下径流和地表径流最终又回到海洋，由此形成淡水的动态循环。这部分水比较容易被人类社会所利用，具有很大的经济价值，而这就是我们需要的水资源。
通过水循环，海洋不断向陆地输送淡水，补充和更新陆地上的淡水资源，从而使水成为可再生的资源。
第二节水循环是地球圈层和水体的调节器
1.水循环对地表的塑造
水循环是联系地球各圈和各种水体的“纽带”，它调节了地球各圈层之间的能量，对气候变化起到了重要的作用。水循环是“雕塑家”，它通过侵蚀、搬运和堆积，塑造了丰富多彩的地表形象；水循环是“传输带”，它是地表物质迁移的强大动力和主要载体。
2.水循环的环节细分
水循环是多环节的自然过程，全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄。
降水、蒸发和径流是水循环过程中三个最主要环节。这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。
（1）降水
降水是指地面从大气中获得的水汽凝结物。海洋上空的水汽可以被输送到陆地上空凝结降水，称为外来水汽降水；大陆上空的水汽直接凝结降水，称内部水汽降水。
形成降水的条件有三个：一是要有充足的水汽，二是要使气块能够抬升并冷却凝结，三是要有较多的凝结核。
（2）蒸发
蒸发是指水由液态或固态转变成汽态，进入大气中的过程，它是水循环中最重要的环节之一。
由蒸发产生的水汽进入大气中并随大气的活动而运动。
（3）径流
径流是一个地区（流域）的降水量与蒸发量的差值。多年平均的海洋水量平衡方程为：蒸发量=降水量+径流量；多年平均的陆地水量平衡方程是：降水量=径流量+蒸发量。但是，无论是海洋还是陆地，降水量和蒸发量的地理分布都是不均匀的。
大气中的水汽主要来自海洋，一部分还来自大陆表面的蒸发。
大气层中水汽的循环是蒸发→凝结→降水→蒸发的周而复始的过程。
全球的大气水分交换的周期为10天。在水循环中，水汽输送是最活跃的环节之一。
我国的大气水分基本上是通过太平洋、印度洋、南海、鄂霍次克海和内陆进行水分循环，它们是我国大部分地区的水汽来源。
西北内陆地区还有少量的大西洋水汽。
地表水通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分；
通过入渗向下运动可补给地下水；通过水平方向运动又可成为河湖水的一部分。地下水的储量很大，水量交换周期很长，循环极其缓慢。
地下水和地表水的相互转换是研究水量关系的主要内容之一。
第三节水循环的类型及水交换周期
1.水循环的类型
水循环系统是多环节的庞大动态系统，自然界中的水是通过多种路线实现其循环和相变的，它的范围可由地表向上廷伸至大气对流层顶以上，地表向下可到达上千米的深度。
全球性的水循环称为大循环，是由海洋、陆地和一系列大小区域的水循环所组成的。水循环按其发生的空间又可以分为海洋水循环、陆地水循环（包括内陆水循环）和海陆间循环。
（1）海洋水循环是指海洋上的水蒸发成水汽，进入大气后在海洋上空凝结，形成降水又回到海洋的局部水分交换过程。这个循环过程所交换的水量是最大的。
（2）陆地水循环是指储存在河流、湖泊（水库）、冰川、土壤及地下含水层中的水，在陆地蒸发为水汽，它们在大气中传输、凝结成降水再次落到地表，渗入土壤，补给地下水，形成径流，再蒸发返回大气的循环过程。
陆地上的大气降水、地表径流及地下径流之间可以相互转化。
（3）海陆间循环是指从海洋蒸发出来的水汽，被气流带到陆地上空，凝结为雨、雪、冰雹等落到地面，一部分被蒸发返回大气，其余部分成为地面径流或地下径流等，最终又回到海洋的过程。海陆间循环相对于海洋水循环、陆地水循环来说，地理意义更为重要。
水循环将储存在大气、海洋、陆地上不同形态的水周而复始地转化运动起来。
水在这个无止境的相互转变过程中，使局部和全球范围内产生了水量和热量的重新分配，从而出现了洪水、干旱等灾害，也出现了供人利用的淡水资源。
只是在局部地区(陆地或海洋)进行的水循环称为水的小循环，如海洋水循环和陆地水循环。水的循环是大、小循环交织在一起的，并在全球范围内和在地球上各个地区间不停地进行。
2.水交换周期
水循环使地球上各种形式的水以不同的周期或速度得到更新。
如深海盆的水需要依靠大洋深层环流才能缓慢地发生更替，其周期要超过2650年；而海洋表层的海水直接受到蒸发和降水的影响，其更替周期显然无须需2000多年。尤其是边缘海受入海径流影响，周期更短。以我国渤海为例，总储水量约19×1011立方米，而黄河、辽河、海河多年平均注入水量达14.55×1010立方米，仅此一项就可使渤海水13年内更新一次。
又如世界湖泊平均循环周期需要17年，而我国长江中下游地区的湖泊，出入水量大，交换速度快，一年就可更换若干次。
水体的更替周期是反映水循环强度的重要指标，也是反映水体水资源可利用率的基本参数。因为从水资源永久利用的角度来衡量，水体的储水量并非全部都能利用，只有其中积极参与水循环的那部分水量，由于利用后能得到恢复，才能算作可利用的水资源量。而这部分水量的多少，主要决定于水体的循环更新速度和周期的长短，循环速度愈快，周期愈短，可开发利用的水量就愈大。以我国高山冰川为例，其总贮水量约为5×1013立方米，而实际参与循环的水量年平均为5.46×1011立方米，仅为总贮水量的1/100左右。如果我们想用人工融冰化雪的方法，增加其开发利用量，就会减少其贮水量，影响到后续的利用。
由于不同形式水的贮蓄形式不一致，各种水的交换周期也就不一致。有的更新时间较长，有的更新时间极短。下表是各类水体的循环更替时间。
从表中可以看出，各种淡水更新周期存在较大的差异。大气中的水只需8天时间就能更新一次，是可更新资源；而极地冰川需要9700年；深层地下水更新一次得需要1400年，时间也较长。它告诉我们对于这种近似于不可更新的水资源而言，在开发利用时必须慎之又慎。
第四节水循环的形成和影响因素
1.水循环形成的原因
形成水循环的内因是水在通常环境条件下气态、液态、固态易于转化的特性；外因是太阳辐射和重力作用，为水循环提供了水的物理状态变化和运动的能量。地球上的水分布广泛，贮量巨大，是水循环的物质基础。由于地球上太阳辐射的强度不均匀，不同地区的水循环的情况也就不尽相同。如赤道地区太阳辐射强度大，降水量一般比中高纬度地区多。
2.影响水循环的因素
影响水循环的因素很多，归纳起来有两大类，即自然因素和人为因素。