Szacowane zasoby wody na kuli ziemskiej w jednostkach objętości i procentach udziału poszczególnych rodzajów wód względem zasobów globalnych przedstawia tabela 1.

Tab. 1. Zasoby wody na kuli ziemskiej

Średnie objętości opadów na kuli ziemskiej w ciągu roku szacowane są na 510800 km3, natomiast pary wodnej w atmosferze na 12900 km3. To oznacza, że w ciągu roku wymiana wody atmosferycznej następuje co około 40 razy, a czas pobytu (retencji) pary wodnej w atmosferze wynosi 9,2 dni.
Znajdująca się w atmosferze para wodna pod wpływem kondensacji i siły grawitacji powraca na Ziemię w ilości 448000 km3/rok (tj. 4,48- 105 ton/rok) do oceanów i mórz spada 412000 km3/rok, a 36000 km3/rok spada na lądy - skąd część wyparowuje, a pozostała podlega spływowi i odpływowi rzekami do mórz i oceanów. Rocznie wyparowuje z powierzchni Ziemi ok. 519000 km3 wody z czego 448000 km3 (86%) z powierzchni oceanów i mórz, a pozostałe 71000 km3 z lądów. Ocenia się, że w hydrosferze (czyli w tzw. wodnej powłoce Ziemi obejmującej część litosfery i atmosfery) dominują (97,5 %) wody słone i słonawe, a tylko 2,5 % łącznych zasobów kuli ziemskiej stanowią wody słodkie. W dodatku 68,7 % tej wody słodkiej zretencjonowana jest w lodowcach i wiecznych śniegach, a więc jest niedostępna dla człowieka. Dalsze 30 % zasobów wody słodkiej stanowią wody podziemne i podlegają aktywnej wymianie naturalnej i sztucznej. Energia cieplna docierająca ze Słońca do hydrosfery Ziemi powoduje parowanie, topnienie, sublimację, a ograniczenie dopływu tej energii cieplnej jest powodem skroplenia i zamarzania wody.


Rys. 1. Schemat blokowy bilansu wodnego

Wynika stąd, że woda zmienia stany skupienia. Pod wpływem energii cieplnej odbywają się ruchy konwekcyjne wody w zbiornikach, a w atmosferze zróżnicowanie temperatury doprowadza do zmiany ciśnienia powietrza w różnych częściach kuli ziemskiej i powstania wiatrów transportujących parę wodną w atmosferze. Przyciąganie ziemskie doprowadza z kolei do powrotu wody z atmosfery na powierzchnię ziemi, po której następuje spływ powierzchniowy. Ta która wsiąknęła w grunt odpływa podziemnie do cieków (rzek, potoków, sztucznej sieci wodnej), a następnie do mórz i oceanów. Efektem przyciągania Słońca i Księżyca są pływy (przypływy i odpływy) na oceanach i w niektórych morzach. W gruntach porowatych działanie sił powierzchniowych powoduje podnoszenie kapilarne wody ku górze, a więc wbrew sile grawitacji ziemskiej. Spore ilości wody uwalniane są w wyniku reakcji chemicznych i nuklearnych oraz procesów biologicznych u zwierząt i roślin (np. zielona masa traw wysuszona do tzw. siana bądź mączki). Zmiany kierunków przepływu wód i jej zasobów wynikają z bytowania i działalności człowieka za pomocą różnego rodzaju budowli i urządzeń inżynierskich (np. sieci wodne i ściekowe, budowle piętrzące, zbiorniki wodne, ujęcia wodociągowe i nawadniające, przepompownie polderowe itp.). To ciągłe przemieszczanie się wody między litosferą (nawet do głębokości ok. 0,8 km), a atmosferą (do wysokości ok. 16 km) nazywa się krążeniem, albo obiegiem wody w przyrodzie. Odbywa się ono przy różnych stanach skupienia wody i trwa cyklicznie w obiegu zamkniętym.  Wyróżnia się dwie fazy:

  •  atmosferyczną - obejmującą parowanie wody z oceanów i mórz, transport pary nad  kontynenty, kondensacja i opad atmosferyczny,
  •  kontynentalną - gdzie woda opadowa w części spływa po powierzchni terenu, a w części infiltruje w litosferę i przepływa podziemnie w strefie saturacji bardzo powoli (zazwyczaj ruchem laminarnym) w porównaniu do spływającej powierzchniowo.

Wody te mogą trafiać bezpośrednio do mórz i oceanów lub za pośrednictwem cieków (potoków, rzek, kanałów i rowów), w których panują dość duże prędkości zaliczane do ruchu burzliwego. Te dwie fazy obejmują jeden cykl krążenia wody w tzw. obiegu dużym. Istnieją ponadto tzw. obiegi małe lub lokalne. Polegają one na wymianie wody między wodami powierzchniowymi i atmosferycznymi, np. woda paruje z oceanów i mórz, a następnie ulega kondensacji i w postaci opadów wraca do tych akwenów wodnych z których wyparowała. Również na kontynencie zachodzi mały obieg, polegający na wyparowaniu z niego wody, a po kondensacji pary, opady atmosferyczne trafiają na tę lub okoliczną powierzchnię.
Czas trwania obiegu dużego szacowany jest w dość szerokim przedziale od 2000 - 3600 lat, przy czym współczesna literatura uściśla go na ok. 2500 lat.
Obiegi małe zachodzą szybko, a czas ich trwania jest stosunkowo krótki. Z teoretycznych założeń i obliczeń wyznaczono, że woda w hydrosferze wymienia się w całości co 2800 lat, lecz istnieje duże zróżnicowanie tempa wymiany w różnych fazach krążenia.