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  全球水的總儲藏量約為13.86億立方公里,其中97.5%是鹹水,只有2.5%是淡水。而淡水中約68.9%在極地冰蓋和高山冰川,以冰或永久積雪的形式存在;30.8%是地下水體;只有0.3%分佈於容易接近的湖泊、河川和水庫系統 。它們在物質狀態和水體之間不斷地轉化和迴圈,形成水的大迴圈和相對穩定的分配。  通常情況下,一個水體就是一個完整的生態系統,包括其中的水、懸浮物、溶解物、底質和水生生物等。因此也可以稱其為水環境。

  水迴圈將水從一種狀態轉移到其他狀態,或從一個水體轉移到另一個水體。水體包括大氣水分(雲、雨和雪)、海洋、河流、溪流、湖泊、地下水、地下含水層、極地冰蓋和飽和土壤。太陽能以熱和光(日照)的形式出現,重力導致為期數小時到數千年的物質狀態轉換。大多數蒸發來自海洋,並且會因降水返回地面。昇華指的是冰與雪的蒸發。 蒸騰是指植物通過維管束或氣孔散失的水分。蒸散則是水文學家對蒸騰、昇華和蒸發三種過程的合稱。  馬克·德維利耶(Marq de Villiers)在他的著作《水》中,將水圈描述為一種存在有水的封閉系統。水圈是錯綜複雜、相互依賴的;是整體的、穩定的;並且"似乎是為了調控生命而建立的” 。 德維利耶宣稱:“地球的總水量在地質時代幾乎不會改變,我們曾經有什麼我們就仍然有什麼。水可以被汙染、濫用和誤用,但不是被創造也不是被毀滅,它只能轉移。沒有證據顯示水蒸汽會逸散至太空。”  “每年地球上水分的轉移量有5.77萬立方公里。這是從海洋表面(5.03萬立方公里)和陸地(0.74萬立方公里)蒸發的水。大氣的總降水量與之相同,海洋總量4.58萬立方公里,陸地1.19萬立方公里。地表降水與蒸發量之間的差異(119,000 - 74,200 = 44,800 立方公里/年)代表了地球河川的總徑流量(42700 立方公里/年)和由地下水直接到海洋的總徑流量(2100 立方公里/年)。這些是支援生命和人類經濟活動的淡水的主要來源。”  根據伊戈爾·希克洛馬諾夫(Igor A. Shiklomanov)的說法,海水再補充和替代的迴圈需要2500年才能完成,永久凍土和冰需要1萬年,深層地下水和高山冰川需要1500年,湖泊需要17年,河流需要16天。

  水圈對當前大氣的形成也相當重要。地球剛形成時,大氣只有非常稀薄的氫氣和氦氣,與目前的水星大氣相似。之後,氫氣和氦氣從大氣中排出,隨著地球冷卻和火山噴發而釋放的氮氣和水蒸氣等氣體 。隨著地球的冷卻,大氣中的水蒸汽凝結成雨降下。同時,大氣中的二氧化碳溶解在雨水中,使大氣進一步冷卻。接著進一步導致水蒸汽凝結和下降。雨水充滿了地球表面的凹陷,形成了海洋。據估計,這發生在40億年前。第一生命形式于海洋開始,這些生物體不是呼吸氧氣。之後,當藍菌演化出現,轉化二氧化碳為食物並製造氧氣的過程開始。結果導致我們的大氣與其他行星的組成明顯不同,是地球上生命的基本要素。
水圈(英語:hydrosphere),是一個行星、衛星或小行星上所有的水以及其所構成的系統。地球上的水以氣態、液態和固態三種形式存在於空中、地表和地下,包括大氣水、海水、陸地水(河、湖、沼澤、冰雪、土壤水和地下水),以及生物體內的生物水。水圈可能與岩石圈、生物圈、大氣圈、磁圈等其他地球外表圈層高度重疊,共同形成地球的生態圈。