水在地球表面与大气之间的持续运动与相变过程。又称水文循环。海洋中的水、陆地上的水、地下水和大气中的水汽在太阳能和地心引力的作用下不断运动，并出现液态、固态和气态之间的相变，成为连续交换、循环的整体。水循环是一个动态系统，是主要的生物地球化学循环。水循环在空间上包括海洋与大陆的全球循环，称为水的大循环；区域的或局部的循环，称为水的小循环。全球水循环总是平衡的，而区域水循环在某一年或若干年内则可能出现不平衡。陆地上不同地区水循环的特点是决定生态系统类型与分布的关键因素。水循环强烈地影响着周围环境，水循环使水成为可更新资源。随着社会发展，水资源不断被用来满足人类的需要，人类的活动也参与、影响和改变着水循环。

太阳能把液态水蒸发成水汽，随着气流运动水汽输送并重新分配；在一定条件下水汽凝结成水滴，下落形成降水；陆地上降水被植物截留，或在地面蓄积和渗入土壤，产生地表径流、土壤水和地下径流等；它们通过蒸发蒸腾形成水汽，或通过河川径流回到海洋，再度蒸发为水汽，完成了水循环（见图）。

水循环示意图

水循环系统由海洋、河流、水汽等多种形态水的贮存（库）亚系统，通过输入与输出的流彼此联结成动态循环。输入输出亚系统间水的交换、更新过程，包括水汽输送、降水、蒸发蒸腾、土壤水运动、径流等。它们是水循环中人类极为关心的重要因素，只有通过不断交换、更新才使水成为可更新资源并发挥积极作用；降水与河川径流的意义、土壤水运动与地下水的意义日趋重要；水汽输送、降水和蒸发是决定气候状态的重要因素；淡水只占全球水量的2.6%，蒸发蒸腾使咸水自然脱盐产生淡水，也使许多污染物与水分离。各种形态水的贮量及交换更新速度不同（表1），它使水循环复杂化。水的交换周期（d）可由下列关系式估算：

水循环

式中 S为水资源贮存的容量，S为该水资源单位时间参加水循环的数量。

表1 世界各种形态水的贮量和交换周期

水是动植物生活最重要的、不可替代的因素之一。水分状况是决定土地利用、农业结构、农业技术管理体系和产量水平的主要因素；水量的非正常变化所引起的水灾和旱灾是农业的重要灾害。但是，水循环对农业生产的作用绝不仅限于降水量、降水期等直接影响。水循环的许多间接影响更为重要，它们导致地理环境的变化，决定着地区的许多环境生态问题。水是能量的巨大贮存库。水的比热和热容量均极高，空气的热容量主要决定于其水汽的含量。水循环伴随着能量变化，单位体积的液态水变成饱和水汽其体积约为水体的1672倍，1cm³海水降温1℃可使3000cm³以上的空气增温1℃。水循环的地区差异是影响各地水热平衡、干湿状况和气候因子的最强有力的因素（表2）。不同海域因蒸发与降水的差额造成海水水位高差及海水的盐分浓度变化，导致洋流运动进而影响陆地的温度与湿度。水循环是基本的生物地球化学循环。水做为载体和溶剂参与物质的风化、搬运和化学元素的迁移，强烈影响着各种元素的生物地球化学循环。当前一些重大的环境生态问题，诸如沙漠化、土壤盐渍化、水土流失、水质变化、地下水位下降、地貌改变（地表下沉、湖泊缩小或干涸）等，都与水循环变化有关。

表2 中国若干大流域水循环的基本结构

随着人类对水需要量的迅速增长，许多地区已出现水资源短缺。中国西北、华北和东北的广大地区降水量少，地表径流更少（表2）。开采某一种水资源时，应该考虑其循环的连锁反应和环境生态后果，根据水循环和水平衡的数量和循环速度来确定开发量和利用速度。