水循环定义

水对地球上的生命至关重要，水自然分为固态、液态和气态三种。地球气候系统的主要组成部分——空气、云、海洋、湖泊、植物、积雪和冰川——都通过水相互连接。水循环展示了水在地球和大气中的连续运动。这是一个非常不同且复杂的系统，它处理水并将其蒸发成水蒸气；它凝结成云，并以雨雪的形式沉降回地球。水流经大气的不同阶段（输送）。径流、渗透和下渗是液态水在陆地表面和地下（地下水）移动的三种方式。植物吸收地下水，地下水从植物蒸发并进入大气（蒸腾作用）。固态的冰雪可以立即变成气态（升华）。

在相反的情况下，水蒸气也可以凝固（凝华）。气候变化正在影响水在哪里、何时以及多少水是可用的。由于气候变化，预计极端天气事件（如干旱和过量降水）将变得更加频繁，水资源可能会受到影响。供水不足、洪水和水质恶化等问题，在今天和历史上都对文明产生了影响。含水层是地下的淡水库，可以长时间储存淡水。一些水会渗入地下深处并重新填充它们。一些渗透的水作为地下水排放回地表水（包括海洋）。同时，其他一部分水会被植物吸收，并通过蒸腾作用作为水蒸气释放回大气中。当地下水从地表裂缝渗出时，就会形成淡水泉。在河流山谷和洪泛区的滞水带中，地表水和地下水经常不断地相互作用。当水最终返回海洋时，水循环会随着时间的推移而继续。

平流

蒸发在海洋上的水如果没有平流就无法在陆地上降水。大气河流是平流的例子，它们将大量水蒸气输送到相当远的距离。

凝结：大气水蒸气转化为液态水滴，形成云和雾的过程。

凝华：这是水蒸气直接转化为冰的过程。

渗透：水从地表进入地下的过程。水一旦过滤，就会成为地下水或土壤水分。然而，最近一项使用稳定水同位素的国际研究表明，并非所有土壤水分都能同样地用于补充地下水或植物蒸腾。

下渗：重力作用使水垂直穿过土壤和岩石。

降水：水蒸气已凝结并落到地球表面的过程。雨水构成了大部分降水，但其他类型包括雪、冰雹、雾滴、霰和雨夹雪。每年，降水量为 505,000 立方千米（121,000 立方英里），其中 398,000 立方千米（95,000 立方英里）降落在海洋上。与降雪的 1,000 立方千米（240 立方英里）相比，每年落到陆地上的雨水量为 107,000 立方千米（26,000 立方英里）。地球上 78% 的降水发生在海洋上。

径流：水在地面上穿行的各种路径。这包括地表径流和河道径流。流淌的水可能会渗入地下，蒸发到大气中，并积聚在湖泊或水库中。

升华：在不经过液态的情况下，状态从固态水（雪或冰）直接变为水蒸气。地下水是地下含水层、包气带和地下溪流中的水流。地下水最终可能渗入海洋或返回地表（例如，作为泉水或通过抽取）。在重力或重力引起的力的作用下，水以比最初渗透的高度低的高度返回地球表面。随着地下水的缓慢移动和补给，它可以在含水层中存在数千年。蒸腾作用是土壤和植物向空气中释放水蒸气。

地下水流：水在地下含水层中流动，地下水可能会返回地表或最终渗入海洋。在重力作用下，水以较低的高度流回陆地表面并被渗透，地下水移动缓慢且补充缓慢，因此可以存在数千年。

其他人类活动引起的改变

除了导致温室气体排放引起的全球变暖的人类活动外，水循环还会受到人类活动的影响。IPCC第六次评估报告指出，“有强有力的证据表明，土地利用和土地覆盖的变化通过改变降水、蒸发、洪水、地下水以及用于各种用途的淡水供应，对全球、区域和地方的水循环产生影响。” 这类土地利用变化包括将农田转变为城市或砍伐森林。这些改变可能会影响土壤吸收地表水的容量。此外，森林砍伐“可能会导致区域温度变化，从而影响降雨模式，并直接降低当地的土壤水分、蒸发和降雨量。”

生物地球化学循环

水循环始终是一个生物地球化学循环。其他生物地球化学循环的一个重要方面是水在地球表面及地下的运动。大部分磷和侵蚀的沉积物从陆地输送到水体的过程是通过径流进行的。来自肥料的硝酸盐从农田流出，并通过河流系统输送到墨西哥湾，导致密西西比河口附近出现“死亡区”。向农田施肥过多的磷是导致湖泊富营养化的主要原因，这些磷通过陆路和河流输送。

地质时间尺度上的缓慢损失

地球陆地表层的水动力风力使得氢等轻质化学元素能够移动到逃逸层顶，即外逸层下气体可以高速逃逸到太空而不会与其他气体粒子碰撞的深度。行星风是指行星气体向太空损失的这种类型。对于大气层较低层较热的行星，湿润的上层大气可能会加速氢的损失。推动水流过水圈的机制被称为水循环。与通过循环的水量相比，有更多的水被“储存”很长时间。此外，预计海洋将提供进入水循环的蒸发水的 90%。地球冰盖、冰川和永久积雪中储存的额外 24,064,000 立方千米仅占全球总水量的 1.7%。然而，这部分水量占世界淡水的 68.7%。