张学文2002.11公布于
分析表明，如果地球持续10天没有降水过程，而蒸发过程始终存在，那么大气中含有的水分就增加一倍，反之降水过程维持10天而没有蒸发，那么大气中就没有水分了。所以水分必须在地球的下垫面和大气中不断地循环才能维持大气中现有的含水量和下垫面的湿润程度。
水分通过蒸发过程进入大气（以及它在大气中的运动变化），通过降水过程又回到下垫面（以及水分在下垫面的运动变化）的总过程称为水分循环（地球的）。
地球上的水分循环涉及了水分在地面、地下、海洋和大气中的运动与变化过程。我们特别关注它在大气部分的循环。
全地球在短时刻（如3-5天）内的总蒸发量和总降水量不可能完全相等。但是在一个长时段（如一年或者10年）就不可能相差很多。于是全球范围的降水量与蒸发量的长期平均值应当相等，就是一个非常重要的平衡点。这就是所谓水分平衡。
气候变化在水分循环方面的反映仅是数十年或者更长时段的内的降水量、蒸发量的平均值的微小变化。
每年都有大量的太阳辐射能量射向地球。平均每平方米地面（含大气，总称为地气体系）在每秒钟得到的太阳能大约是340焦耳（J）。与此同时，地气体系也要向太空辐射能量。如果这两种能量不相等，地球环境（气候）就不再是目前这样。鉴于地球的气候是基本稳定的，我们必须承认地气体系接受的太阳辐射和地气体系向太空辐射的能量是基本相等的。地气体系收入与支出的辐射能量的相等就称为地气体系的能量平衡。340wm-2就是平衡点。w是瓦特（Watt
），即每秒1焦耳（J，Joule
）。
340
wm-2的太阳能通过反射、散射、吸收在地气体系中处理。表2.5给出了具体处理情况。值得特别提出的是大气水分在能量变化处理过程中占重要地位。云占大气总质量的比较非常小，但是它却反射20%的太阳能，而它向太空放射的热辐射也是占太阳能总量的26%
。另外，水分子与二氧化碳分子向太空辐射26%、水分以降水量的形式从空气中离析时留给大气的潜热也很大，它竟然为入射的太阳能的24%
。
所有这些都说明质量很少的水分在地球能量平衡中占有非常重要的地位。
表2.5
地球的能量平衡[3]（体现了水分的重要性）
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进入地球的太阳能（能量主要集中在可见光波段附近），总量是340
wm-2 |
按百分比（100%）分配于下 |
地球进入太空的辐射能，能量集中在红外波段（称为热辐射），总量是340
wm-2的70%，即238
wm-2 |
这70%分配如下 |
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下垫面吸收 |
50% |
下垫面向太空 |
6% |
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水分子，灰尘，O3吸收 |
16% |
云向太空 |
26% |
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云吸收 |
4% |
水分子，CO2向太空 |
38% |
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云反射 |
20% |
下垫面吸收的另外一部分太阳能（44%）有14%以热辐射形式给了大气、有24%以水分潜热形式给了大气、有6%以热能形式给了大气 |
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下垫面反射 |
4% |
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空气向太空散射 |
6% |
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[1]张学文，组成论讲座，http://entropy.com.cn
[2]王鹏飞、李子华，微观云物理学，北京，气象出版社，1989：39-42页
[3]根据J.p.peixoto
& A.H.Oort, Phyasics of Climat, 物理气候学中译本，北京，气象出版社，1995：75的图改编。