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  水分子藉由吸收太陽的輻射能,使其從海水或是陸地蒸發,可因為地面溫度過低而直接在蒸發後不久凝結於地表,甚至凝固稱做霜,大多數情況蒸發的水分子,或稱做水蒸氣,上升至高空,因寒冷而凝結成雲,再以雨水、雪、冰雹等形式降至海洋、陸地,若降落在寒冷高地則可能形成冰川,或在較為平緩的地勢彙集形成湖泊或河流,或是滲入土壤成為地下水,隨後河水、湖水、地下水等液態水分子再流入海洋,這當中可能還伴隨著蒸發。由於這個過程可以不斷的迴圈發生,因此稱為水迴圈。在水迴圈的過程中,還必需顧及生物系統對於水資源的遲延作用,同時地表滯留窪蓄、植物截留與中間流的效應也是水迴圈的一部分。

  水平衡是指地表上某一區域,在一定時間之內,水量收入和支出的均衡狀態。全球海陸總降水量又與總蒸發量保持平衡,大約57萬立方公里。儘管整體來說全球保持水平衡,但不同地區,因為氣候的差異,使得水平衡會隨著時間、空間產生變化,一般而言,降水量與蒸發量的差額稱為徑流量,包括地面水體與地下水。徑流量可以反應一地可用水的盈虧,也就是一個地區是否為剩水區或缺水區,更意味著徑流量的差距,在不同地區會影響人們用水的習慣。例如在以色列,該國因地處副熱帶高壓區,因大量蒸發與缺少降水,儘管約旦河流經而該國,徑流量仍為負值,而在農業上發展出對水的高度節約使用技術,稱為「滴灌」。

  地球上總水量約有13.8億立方公里。其中以海水的儲量最大,佔據96.5%,而人類生活所仰賴的淡水資源,則分佈在地下水、河川、湖泊、冰川等分佈在陸地上的水體,實際上可以讓人類直接利用者為地下淡水、淡水湖、河水,不及世界總水量1%(見下文水體儲量表格)在各大陸上,淡水資源分佈極為不均,世界上水資源最豐富的地區是赤道區,尤其是南美洲與非洲具有陸地的赤道區,而相對較為乾燥的地區,則是副熱帶高壓區,以及溫帶大陸內部。

  水體之中含有化合物,可能包括離子化合物或分子化合物等,一旦這些化合物包含著對人類、動植物或是生態環境帶來危害,便稱為水汙染。例如在河川上游的水庫、集水區域,因為人類活動而受到汙染時,可能會造成優養化的現象,則會干擾水資源的提供與分配。而下游則會因為工業廢水、都市廢水等,使得水資源失去了被觀賞、遊玩、垂釣、生態棲息的功能。

  

  當降水量超過地面的滲入量,過剩的雨水會沿著地表的坡度向海拔較低處流動,經年累月會在地表上刻劃出小的紋路或水溝,長期下來會因為持續侵蝕溝道而形成具有固定流道的河流。

  水體在地表凹陷處長及積聚,終年不幹不涸,且水深在五米以上者稱為湖泊。分佈於外流河流域的湖泊,由於湖水外流,鹽類不會堆積,因此多為淡水湖;分佈遠離海岸的內流河流域之湖泊,鹽類積聚容易,多成為鹹水湖。

  高山或兩極地區的積雪由本身壓力形成冰塊,又因重力作用而沿地表坡度滑動,這種移動的大冰塊稱為冰河,亦稱冰川。

  廣義地下水指降水滲入地面後,儲存在地面以下的水體,包含不飽和帶土壤水,和飽和帶地下水,後者為狹義地下水。

  地表上除陸地以外的廣大咸水域。包括太平洋、大西洋、印度洋、地中海、北冰洋等,約佔地表面積71%。
水文學屬於地理學,研究的是關於地球表面、土壤中、岩石下和大氣中水的各種行為,包含水迴圈、含量、分佈、物理化學特性、對物質影響以及與所有生物之間關係的科學。