地球水儲量
地球表面、岩石圈內、大氣層中和生物體內所有各種形態的水,包括海洋水、冰川水、湖泊水、沼澤水、河流水、地下水、土壤水、大氣水和生物水,在全球形成了一個完整的水系統,這就是水圈。水圈內全部水體的總儲量約為138600000km,其中海洋儲量1338000000km,占全球總儲量的96.5%;其他各種水體儲量只占3.5%,地表水和地下水各占1/2左右。地球上總量,含鹽量不超過1g/L的淡水僅占2.5%,即35000000km淡水,有68.7%被固定在兩極冰蓋和高山冰川中,有30.9%蓄存在地下含水層和永久凍土層,而湖泊、河流、土壤中所容納的淡水只占0.32%(表1) 。
全球水循環
海洋水和陸地水受太陽輻射變成水蒸氣上升到空中,在一定氣象條件下又以雨、雪、雹形式降落到海洋和陸地;由於洋面上的蒸發量大於降水量,陸地上的蒸發量小於降水量,於是海洋上空的水汽向陸地輸送,陸地的徑流排入海洋。海洋水、陸地水、大氣水之間的這種水量交換現象,稱為全球水循環。陸地或海洋與大氣層之間由降水和蒸發組成的垂向水分交換,稱為小循環;海洋和陸地之間由水汽輸送和徑流排泄組成的水平水分交換,稱為大循環。不斷往復的水循環運動,使得海洋中的水量在長期內保持平衡,陸地上的水體得到補給。參與全球水循環的動態水量每年為577000km,占地球水儲量的0.04%,這就是全球多年平均年降水量,其中降落在陸地上的為119000km,占全球年降水量的21%。各種水體在循環過程中,不斷更替和自身淨化。除生物水外,在自由水中以大氣水、河流水和土壤水最為活躍,更替周期在一年以內;冰川、深層地下水和海洋水的更替周期很長,都在千年以上(圖2)
全球水平衡
全球動態平衡的循環水量,通常用全球水量平衡的方法估算。水平衡的收入項為地球表面承受的降水量,支出項為地球表面的蒸發量,降水量和蒸發量相等,為1130mm,因而在長期內能保持全球的水量平衡。海洋上年蒸發量為1400mm,年降水量為1270mm,蒸發量超過降水量130mm,差值部分由流入海洋年徑流量(包括地下徑流)達到平衡。陸地上年降水量為800mm,年蒸發量為485mm,降水量大於蒸發量315mm,差值部分由海洋水汽輸送加以補充。從陸地流入海洋的徑流和由海洋輸送到陸地的水汽,其多年平均水量是相等的,為47000km3。全球的水平衡要素見表3.根據現代的科學技術水平,確定水平衡要素的誤差不會大於±10%,但是在未來,也很難做到誤差小於±5% 。
陸地水資源
河流的年徑流量,包含大氣降水和高山冰川融水產生的動態地表水,以及絕大部分的動態地下水,基本上反映了水資源的數量和特徵,所以各國通常用多年平均冰川徑流量來表示水資源量。陸地多年平均河川年徑流量為44500km,其中有1000km排入內陸湖,其餘的全部流入海洋。包括2300km3南極冰川徑流在內,全世界年徑流總量為46800km.徑流量在地區分布上很不均勻(表4),有人居住和適合人類生活的地區。各大洲的自然條件差別很大,因而水資源量也不相同。大洋洲的一些大島(紐西蘭、伊里安、塔斯馬尼亞等)的淡水最為豐富,年降水量幾乎達到3000mm,年徑流深超過1500mm。南美洲的水資源也較豐富,平均年降水量為1600mm,年徑流深為660mm,相當於全球陸地平均年徑流深的兩倍。澳洲是水資源量最少的大陸,平均年徑流深只有40mm;有2/3的面積為無永久性河流的沙漠、半荒漠地區,年降水量不到300mm。非洲的河川徑流資源也較貧乏,降水量雖然與歐洲、亞洲、北美洲相接近,但年徑流深卻只有150mm,這是因為非洲南北回歸線附近有大面積的沙漠所致。南極洲的多年平均年降水量很少,只有165mm,沒有一條永久性的河流,然而卻以凍的形態儲存了地球淡水總量的62% 。
全球用水動態
根據專家1997年估計,全球陸地可更新淡水資源量約為42750km,按1995年全球人口57.35億來計,人均水資源量為7450m,。全世界用水量1900年為579km3,到1995年達到3788km,在95年中,用水增加了5.5倍,其中全球農業用水增加了3.9倍,工業用水增加了16.2倍,城市用水增加了16倍 (表5)