대기권, 수권, 암석권에 존재하는 물은 서로 밀접하게 연관되어 끊임없이 움직이며 상호 변화하는 과정을 자연에서는 물의 순환이라고 합니다.
그림 1-1에서 볼 수 있듯이 태양열과 중력의 영향으로 물은 해수면, 강 및 호수 표면, 암석 및 토양 표면, 식물 잎에서 지속적으로 증발 및 증산되며, 수증기로 들어가서 대기로 유입됩니다. 수증기는 공기 흐름과 함께 이동하고 적절한 조건(예: 비, 눈 및 기타 강수량)에서 재응축되어 떨어집니다. 지표면에 떨어지는 물의 일부는 그 자리에서 증발하여 대기로 유입되고, 일부는 지표면을 따라 흘러 지표 유출수가 되어 강, 호수, 바다로 흘러가고, 나머지 일부는 땅 속으로 스며들어 지하수가 됩니다. 유출 과정에서 지하수의 일부는 다시 증발하여 증기 형태로 대기 중으로 다시 유입되고, 일부는 다시 강, 호수, 바다로 배출됩니다. 이러한 증발, 강수 및 유출 과정은 전 세계적으로 계속해서 반복되어 자연에서 매우 복잡한 물 순환을 형성합니다.
그림 1-1 수문학 순환의 모식도(Wang Dachun et al., 1995에 따름)
물 순환의 다양한 경로에 따라 물 순환은 구분됩니다. 대주기와 단주기로 나뉜다. 전지구적 규모로 보면, 바다 표면에서 물이 증발하고, 상승한 수증기는 기류를 타고 육지 위로 운반되어 강수로 응결되어 육지 표면으로 떨어지며 최종적으로 지표면이나 지하의 형태로 해양으로 흘러든다. 이는 바다와 육지 사이에서 발생하는 순환 과정을 대순환이라고 합니다. 바다 표면에서 증발한 수증기는 강수 형태로 바다로 다시 떨어지거나, 강, 호수, 토양 표면, 육지의 식물 잎에서 증발한 물은 강수 형태로 대륙 표면으로 다시 떨어집니다. 강수량은 지역 규모로 발생합니다. 내부의 순환 과정을 작은 주기라고 합니다. 소순환은 지역 기상 요인에 의해 제어되고, 대순환은 지구 기후에 의해 제어됩니다. 따라서 소순환 조건을 조정하고 지역 소순환의 빈도와 강도를 강화하면 지역 가뭄 기후를 개선할 수 있습니다. 그러나 일반 순환의 조건을 바꾸는 것은 여전히 인간의 힘을 넘어서는 것입니다.