мини|десно|300п|Hidrološki ciklus thumb|250px|Global Water Cycle thumb|250px|Dijagram ciklusa vode thumb|250px|Prirodni ciklus vode thumb|250px|Ciklus vode Zemlje thumb|250px|Kako površinska voda Zemlje isparava, vetar premešta vodu u vazduhu iz mora na kopno, povećavajući količinu slatke vode na kopnu. thumb|250px|Vodena para pretvara se u oblake koji dovode svežu vodu na zemlju u obliku kišnog snega i susnežice thumb|250px|Padavine padaju na zemlju, ali šta će se dogoditi s tom vodom u velikoj meri zavisi od geografije zemljišta na bilo kom određenom mestu.

Kruženje vode u prirodi nazivamo hidrološkim ciklusom. Isparavanjem sa velikih vodenih površina (okeana, mora, jezera, reka i sl.), zemlje i biljaka voda odlazi u gornje slojeve atmosfere gde se kondenzuje u vidu oblaka, da bi se kao atmosferske padavine (kiša, sneg) ponovo vratila na zemlju.

Na svom putu kroz atmosferu ona rastvara različite gasove prisutne u vazduhu kao što su kiseonik i ugljen-dioksid, kao i neke vrlo štetne gasove kao što su sumporni i azotni oksidi, a i skuplja i razne nečistoće kao što su čestice čađi, prašine, bakterije i sl. Dalje na svom putu kroz različite slojeve zemlje do nekog vodonepropusnog sloja, ona rastvara različite soli kao soli natrijuma, kalcijuma, magnezijuma, gvožđa i mangana, a i neke organske materije, tako da se u prirodi nikad ne nalazi čista.

Osnovni procesi kruženja vode

Osnovni procesi kruženja vode u zemljinom hidrološkom sistemu su: Padavine - -{percipitation P}- isparavanje – -{evaporation E}- oticanje – -{outflow O}- transpiracija – -{transpiration T}- pri tome u jednom trenutku vredi relacija kada je .

Zalihe vode - značajne retencije

Kada pričamo o kruženju vode kao o hidrološkom procesu logika nam nalaže, a i prirodno je da se uvek određene količine vode zadržavaju na pojedinim za to pogodnim područjima. I stoga postoje okeani, reke, prirodne i veštačke akumulacije, ledenjaci i slično. Najveća zaliha vode ili vodeni rezervoar su mora i okeani. Mora i okeani zauzimaju od ukupne količine vode na zemlji - . Ostatak je i taj postotak zauzima slatka voda.

Zanimljivo je da od ukupne količine slatke vode 75% zauzimaju led i sneg, 24,5% zauzimaju podzemne vode i 0,5% zauzimaju ostale vode.

+ Zapreminski udeo ukupne količine vode na zemlji odnosno vodne zalihe u jednom ciklusu kruženja vode Prirodno područje retencija Zapreminski udeo vode(106 km³) Postotak od ukupne količine vode na zemlji.Okeani137097.25Ledene sante i glečeri292.05Podzemna voda9.50.68Jezera0.1250.01Vlaga u tlu0.0650.005Atmosfera0.0130.001Brzaci i rijeke0.00170.0001Biosfera0.00060.00004

мини|300px|Skica prikazuje udeo slane i slatke vode na zemlji.

Vodeni balans

Vodeni balans je rezultat analize hidroloških procesa kao delova hidroloških ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu.

Vodnim bilansom ili balansom voda se kvantitativno (količinski) opisuje hidrološki ciklus i njegove komponente, a zasniva se na opštem konceptu održanja mase.

gde je;

- promena mase u ograničenom prostoru - masa koja je ušla u taj prostor u određenom vremenu - predstavlja padavine kao ulaznu veličinu - masa koja je izašla iz tog prostora u određenom vremenu - predstavlja isparavanje i oticanje kao izlaznu veličinu pod prostorom se podrazumeva jedan deo zemljine površine, ali gornje postavke mogu vredeti na svim nivoima - od globalnog do lokalnog, od velikih prirodnih sistema npr. Zemlja do pojedinačnih vodoprivrednih sistema za transformaciju ili/i korištenje voda. Iz gore navedenog vredi sledeća jednačina promene vodnih količina na nekom prostoru:

za slučaj kada je promena vodnih količina na nekom prostoru jednaka nuli, odnosno tada vredi:

Gde su i brzo i sporo površinsko oticanje. Odnosno ulazna vrednost je jednaka izlaznoj. Tačno onoliko koliko je palo kiše ili doteklo vode toliko je i oteklo i/ili isparilo bez zadržavanja.

Jednačina vodnog balansa

gde је: - predstavlja zapreminu ukupnih oborina - predstavlja zapreminu ukupnog i direktnog dotoka s drugih područja - (brzi površinski dotok) - predstavlja zapreminu ukupnog baznog dotoka s drugih područja (spori podzemni dotok) - predstavlja zapreminu ukupnog isparavanja - predstavlja zapreminu ukupnog i direktnog oticanja na druga područja - (brzo površinsko oticanje) - predstavlja zapreminu ukupnog i baznog oticanja na druga područja - (sporo podzemno oticanje) - ukupna promena zapremine vode

мини|лево|400px|središte|Grafički prikaz vodnog balansa.

Globalni vodni balans za svet

za deo kopna koje se u more drenira vodotokovima, evapotranspiracija je . . Gde su: - padavine s tog dela kopna, a - ukupne protoke vodotoka s tog dela kopna. za deo kopna koji se ne drenira evapotranspiracija je . . Gde su: - padavine s tog dela kopna za more evapotranspiracija je . . Gde su: - padavine na moru

Iz gore navedenog proizlazi da je za svet evapotranspiracija jednaka palim oborinama

Globalne vrednosti vodenog balansa za svet

Ispod su navedene prosečne vrednosti. Prikazani bilansni iskaz je prosečan i nisu uzete u obzir podzemne vode i sadržaj vlage u tlu.

za deo kopna koji se drenira vodotocima u mora - oborine - 910mm - reke - 350 mm - evapotranspiracija - 560 mm' - za deo kopna koji se neposredno ne drenira u mora - padavine - 238mm - evapotranspiracija - 238mm - za svetska mora - padavine - 1.140mm - dotok rekama - 111mm - evapotranspiracija - 560mm -

Za svet u celini - padavine - 1.030mm - evapotranspiracija - 1.030mm -

Vreme zadržavanja tečnosti

+ Prosečna vremena zadržavanja vode Retencija Prosečno vreme zadržavanja Okeani3,200 godina Ledenjaci20 to 100 godina Sezonski sneg2 to 6 meseci Vlaga u tlu1 to 2 meseca Podzemna voda: plitka100 to 200 godina Podzemna voda: duboka10,000 godina Jezera50 to 100 godina Reke2 to 6 meseci Atmosfera9 dana

Vreme zadržavanja vodnih količina je prosečno vreme koje je potrebno da se dogodi ciklus izmene tečnosti. Ako se posmatra jedno jezero tako da je u jednom trenutku sva voda koja se nalazi trenutno u tom jezeru stara voda, a sva voda koja u svakom sledećem novom trenutku doteče nova voda. Tada je vreme zadržavanja tečnosti ono koje je potrebno za potpunu zamenu stare tečnosti novom, teoretski - do poslednjeg molekula vode. S desne strane u tablici se mogu videti vremena zadržavanja tečnosti za pojedine medije, rezervoare ili zalihe vode na zemlji.

Podzemnoj vodi treba čak 1.000 godina kako bi se dogodio jedan ciklus zamene. Razlozi zbog čega se voda u tlu dugo zadržava su njena raspršenost položaja po porama podzemlja zemlje, procesi evaporacije i transpiracije ne postoje, a i ako postoje zanemarivi su, podzemna voda ne poseduje sposobnost bujičnog toka, već ako se kreće, kreće se brzinama od 1[m/dan] do 1[m/godina]. Što se tiče vode na kopnu, kako bi se dogodila padavina, voda treba da ispari sa tla, ali toj istoj vodi kad ispari treba vremena oko 9 dana da se kondenzuje i ponovno padne na tlo.

Efekti na klimu

Kružni tok vode napaja se iz solarne energije. 86% globalnog isparavanja dolazi iz okeana, smanjujući njihovu temperaturu evaporativnim hlađenjem. Bez hlađenja, uticaj isparavanja na efekat staklene bašte doveo bi do znatno veće temperature površine od i toplije planete.

Smanjenje ili prekoračenje akvifera i pumpanje fosilne vode povećavaju ukupnu količinu vode u hidrosferi, i pretpostavlja se da to doprinosi porastu nivoa mora.

Efekti na biogeohemijski ciklus

Iako je sam vodeni ciklus biogeohemijski ciklus, protok vode iznad i ispod Zemlje ključna je komponenta ciklusa ostalih biogeohemikalija. Oticanje je odgovorno za gotovo sav transport erodiranog sedimenta i fosfora sa kopna do vodenih tela. Salinitet okeana potiče od erozije i transporta rastvorenih soli sa kopna. Poljoprivredna eutrofikacija jezera prvenstveno je posledica fosfora, koji se u vidu đubriva primenjuje u prekomernim količinama na poljoprivredna polja, a zatim transportuje kopnom i niz reke. Oticanje i protok podzemne vode igraju značajnu ulogu u transportu azota sa kopna do vodenih tela. Mrtva zona na izlazu iz reke Misisipi posledica je odvođenja nitrata iz đubriva sa poljoprivrednih polja i odvođenja niz rečni sistem do Meksičkog zaliva. Oticanje takođe igra ulogu u ciklusu ugljenika, opet kroz transport erodirane stene i tla.

Spori gubici tokom geološkog vremena

Hidrodinamični vetar u gornjem delu atmosfere planete omogućava lakim hemijskim elementima kao što je vodonik da se kreću do egzobaze, donje granice egzosfere, gde gasovi tada mogu dostići izlaznu brzinu, ulazeći u svemir bez uticaja na druge čestice gasa. Ova vrsta gubitka gasa sa planete u svemir poznata je kao planetarni vetar. Planete sa vrućom nižom atmosferom mogu proizvesti vlažnu gornju atmosferu što ubrzava gubitak vodonika.

Promene tokom vremena thumb|250п|Globalna karta srednjeg godišnjeg isparavanja minus padavine prema geografskoj širini i dužini

Vodeni ciklus opisuje procese koji pokreću kretanje vode kroz hidrosferu. Međutim, mnogo više vode je „u skladištu“ tokom dužeg vremenskog perioda nego što se zapravo kreće kroz ciklus. Skladišta za ogromnu većinu sve vode na Zemlji su okeani. Procenjuje se da je od 332.500.0000 mi3 (1.386.000.000 km3) svetskog vodosnabdevanja, oko 321.000.000 mi3 (1.338.000.000 km<sup>3</sup) uskladišteno je u okeanima, ili oko 97%. Takođe se procenjuje da okeani snabdevaju oko 90% isparene vode koja ulazi u ciklus vode.

Tokom hladnijih klimatskih perioda, formira se više ledenih kapa i glečera, a dovoljno globalnog snabdevanja vodom se akumulira kao led da bi se smanjile količine u drugim delovima ciklusa vode. Obrnuto je tokom toplih perioda. Tokom poslednjeg ledenog doba, glečeri su pokrivali skoro jednu trećinu Zemljine kopnene mase, što je rezultiralo da su okeani bili oko 122 -{m}- (400 -{ft}-) niži nego danas. Tokom poslednjeg globalnog „toplog perioda“, pre oko 125.000 godina, mora su bila oko 5,5 -{m}- (18 -{ft}-) viša nego što su sada. Pre otprilike tri miliona godina okeani su mogli biti i do 50 -{m}- (165 -{ft}-) viši.