水文学

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。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%。