一、区域水分循环全过程的简述
区域水分循环全过程实际上涉及整个大气圈-水圈-冰雪圈-生物圈-岩石圈组成的系统（见图17-1）。
（1）首先水分从水圈的海洋、江河、溪流、渠道、池沼、湖泊等地表水面蒸发，或直接从岩石圈的地面蒸发，或从生物圈的植被等上面蒸发蒸腾，或从冰雪圈的冰雪升华，上升到大气圈中，或从近地表的地下水面和土壤中蒸发再经地面进入大气圈。
（2）进入大气圈后的水汽形成云，随大气环流，最后经过充分冷却而凝结，以露、雨、霰、雹或雪的形式又降落到水圈的海面、湖面、岩石圈的地面或生物圈的植被叶面上。在大气圈中水分循环是大气环流整个过程中的一个重要环节，它同大气流动场（速度场、气压场）、大气温度场共存并相互交融作用。一方面积云中的水分随气块夹卷飘移；另一方面发生许多与水分生成积累和减少消失直接有关的重要微物理过程（诸如云降雨中存在的冰晶核化、长大成雪晶，云滴长大成雨滴，雪晶、雨滴对云滴的碰冻和碰并，冰、雪溶化，冰、雪、云雨的凝华、凝结和蒸发等微物理过程）。
受热力、重力及地球旋转柯氏力等3种基本因素所支配，在重力场、柯氏力场和太阳辐射加热作用下，基本方程包括：运动方程（表示空气的加速度与速度场、气压场之间的关系，在球坐标中是关于纬向速度、径向速度和垂向速度的运动方程）；单位时间内空气密度的变化率由质量连续方程来确定；大气温度变化的热力学方程及理想气体方程以及水汽方程所构成，构成一个闭合方程组。
在描写大气圈中水分循环的水汽方程中，也通常应包括有同水的相变有关的凝结、融化、冻结、凝华、蒸发、升华等因素的源汇项，以及在热力学方程中增加了同水的相变有关的凝结、融化、冻结、凝华、蒸发、升华等潜热释放或吸收的源汇项。
（3）地表水圈中的海面、江河、溪流、渠道、池沼、湖泊面后的地表水体，受热力、重力及地球旋转柯氏力等3种基本因素所支配，可用动力学三维的运动方程组、连续性方程、状态方程、流体静力方程、热力学方程、盐度方程来描述其水分运移等规律。一般区域性的地表水流则可简化为坡面流或二维非恒定流。对海洋还涉及大气-海洋耦合。
（4）降落到地面的水分除形成地表水以及重新被蒸发而回归大气圈外，剩余部分就渗入地下。涉及大气和陆地耦合，地面过程包括有动量通量、地面热量通量、地面盐分通量、水汽通量、辐射通量等。陆地特征、地形、植被、地面反照率。
（5）降落到生物圈的植被的叶片表面的水分在经过冠层截留、根带吸收以及再蒸发之后落到地面，或形成地表径流，或直接渗入地下。涉及生物圈-大气圈-岩石圈耦合。
（6）大量的降水渗入地下，除在入渗过程中经受蒸发再次回归大气圈外，通过岩石圈的可含水和透水的地层渗流或通过弱透水层或天窗往邻层渗透，同时沼泽湖泊、河流等地表水体同样可通过岩石圈的可含水和透水的地层渗流或通过弱透水层或天窗往邻层渗透，分别形成非饱和带和饱和的承压和无压含水层，形成地下水圈。地下水圈中的地下水按其自己的规律储存和流动运行。在地下水圈中涉及非饱和带和饱和的承压和无压含水层的耦合、多层越流含水层系统中水流、水质以及咸淡水耦合、地表水圈和地下水圈耦合、水圈和岩石圈耦合等。
（7）从大气圈以霰、雹或降雪形式降落到高山、海洋水面或地面上，在不同条件下分别进入大气圈、水圈和冰雪圈。即或经历融化直接进入水圈，或经升华过程形成水汽再次进入大气圈，或形成积雪、粒雪、冰粒，再经重结冰和塑性变形过程形成冰川冰，即冰雪圈。换言之，冰雪圈中的水分在不同条件下可同大气圈、水圈中的水分发生相互转换的关系。
图17-1 大气圈—水圈—生物圈—岩石圈中水循环示意图
（实线箭头是气候变化外部过程，空心箭头是气候变化内部过程）
二、大气圈—水圈—冰雪圈—生物圈—岩石圈中水循环系统结构
实际上可分解成如下几个重要水循环子系统或过程：
1）大气圈、水圈、冰雪圈、生物圈、岩石圈各单一层圈中水循环
（1）大气圈中大气（包括水分在内）环流过程。
（2）水圈中水分循环过程：再分为地表水圈和地下水圈中各自水分循环过程，以及它们之间水分循环耦合过程。其中地表水圈则又包括海洋、湖、河、溪、渠等地表水体。地下水圈则又包含诸如土壤和岩石圈地层中饱和和非饱和的地下水。
（3）冰雪圈中水分循环过程。
2）相邻层圈间水分循环耦合过程
（1）大气圈—水圈耦合过程。
（2）大气圈—冰雪圈耦合过程、水圈—冰雪圈耦合过程。
（3）大气圈—岩石圈耦合过程。
（4）大气圈—生物圈耦合过程、水圈—生物圈耦合过程。
（5）水圈—岩石圈耦合过程。