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  水分子借由吸收太阳的辐射能,使其从海水或是陆地蒸发,可因为地面温度过低而直接在蒸发后不久凝结于地表,甚至凝固称做霜,大多数情况蒸发的水分子,或称做水蒸气,上升至高空,因寒冷而凝结成云,再以雨水、雪、冰雹等形式降至海洋、陆地,若降落在寒冷高地则可能形成冰川,或在较为平缓的地势汇集形成湖泊或河流,或是渗入土壤成为地下水,随后河水、湖水、地下水等液态水分子再流入海洋,这当中可能还伴随着蒸发。由于这个过程可以不断的循环发生,因此称为水循环。在水循环的过程中,还必需顾及生物系统对于水资源的迟延作用,同时地表滞留洼蓄、植物截留与中间流的效应也是水循环的一部分。

  水平衡是指地表上某一区域,在一定时间之内,水量收入和支出的均衡状态。全球海陆总降水量又与总蒸发量保持平衡,大约57万立方公里。尽管整体来说全球保持水平衡,但不同地区,因为气候的差异,使得水平衡会随着时间、空间产生变化,一般而言,降水量与蒸发量的差额称为径流量,包括地面水体与地下水。径流量可以反应一地可用水的盈亏,也就是一个地区是否为剩水区或缺水区,更意味着径流量的差距,在不同地区会影响人们用水的习惯。例如在以色列,该国因地处副热带高压区,因大量蒸发与缺少降水,尽管约旦河流经而该国,径流量仍为负值,而在农业上发展出对水的高度节约使用技术,称为「滴灌」。

  地球上总水量约有13.8亿立方公里。其中以海水的储量最大,占据96.5%,而人类生活所仰赖的淡水资源,则分布在地下水、河川、湖泊、冰川等分布在陆地上的水体,实际上可以让人类直接利用者为地下淡水、淡水湖、河水,不及世界总水量1%(见下文水体储量表格)在各大陆上,淡水资源分布极为不均,世界上水资源最丰富的地区是赤道区,尤其是南美洲与非洲具有陆地的赤道区,而相对较为干燥的地区,则是副热带高压区,以及温带大陆内部。

  水体之中含有化合物,可能包括离子化合物或分子化合物等,一旦这些化合物包含着对人类、动植物或是生态环境带来危害,便称为水污染。例如在河川上游的水库、集水区域,因为人类活动而受到污染时,可能会造成优养化的现象,则会干扰水资源的提供与分配。而下游则会因为工业废水、都市废水等,使得水资源失去了被观赏、游玩、垂钓、生态栖息的功能。

  

  当降水量超过地面的渗入量,过剩的雨水会沿着地表的坡度向海拔较低处流动,经年累月会在地表上刻划出小的纹路或水沟,长期下来会因为持续侵蚀沟道而形成具有固定流道的河流。

  水体在地表凹陷处长及积聚,终年不干不涸,且水深在五米以上者称为湖泊。分布于外流河流域的湖泊,由于湖水外流,盐类不会堆积,因此多为淡水湖;分布远离海岸的内流河流域之湖泊,盐类积聚容易,多成为咸水湖。

  高山或两极地区的积雪由本身压力形成冰块,又因重力作用而沿地表坡度滑动,这种移动的大冰块称为冰河,亦称冰川。

  广义地下水指降水渗入地面后,储存在地面以下的水体,包含不饱和带土壤水,和饱和带地下水,后者为狭义地下水。

  地表上除陆地以外的广大咸水域。包括太平洋、大西洋、印度洋、地中海、北冰洋等,约占地表面积71%。
水文学属于地理学,研究的是关于地球表面、土壤中、岩石下和大气中水的各种行为,包含水循环、含量、分布、物理化学特性、对物质影响以及与所有生物之间关系的科学。