海平面上升並不意味著地球上的水量在增加。地球上的水量保持不變。但隨著全球變暖，冰川減少，海平面上升。隨著氣溫升高，蒸發量增加，全球降水和極端天氣增加。
關鍵概念
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儘管地球上的水量保持不變，但它透過各種過程定期在生態系統中迴圈。
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地球的供水以多種方式儲存，從冰蓋到海洋再到地下水庫。
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與地球上發生的其他過程一樣，水文迴圈受到全球變暖的影響，從而影響氣候和天氣模式。
就在1.2萬年前，無需穿潛水服，步行就可以從阿拉斯加到西伯利亞。當時，雖然沿海地區通常沒有冰，但北美五大湖和科德角（Great Lakes and Cape Cod）被冰川和冰蓋覆蓋。出現大量冰蓋時，海平面非常低，現在充滿水的白令海峽當時還暴露著土地。縱觀地球歷史，大面積冰川的時期與低海平面有關，只有少量冰蓋存在的時間（如今天）與高海平面有關。這些相關性，是源於地球上的水量恆定，且在海洋、空中、陸地的水體間分配。此外，地球的水在這些水庫之間不斷迴圈，這個過程被稱為“水文迴圈”(hydrologic cycle)。我們基於這兩個事實得出結論：冰蓋中儲存的水越多，海洋中的水就越少。
地球是太陽系中唯一擁有大量液態水的行星——其他行星要麼太熱或太冷，太大或太小。儘管火星表面似乎曾經有水，並且如今在地表深處可能仍然有液態水，依據目前所知，地球的海洋、河流、雨水是獨一無二的，它們維持生命。瞭解水文迴圈過程和水體是處理許多問題的基礎，包括汙染和全球氣候變化。
早在公元前800年，荷馬就在《伊利亞特》（Iliad）中寫到海洋，“每條河流和海洋，每一泉水和水井都從海洋深處流出”，這就表明地球上所有水都是相互聯絡的。然而直到17世紀，法國物理學家埃德梅·馬里奧特 （Edmé Mariotte） 和皮埃爾·佩羅 （Pierre Perrault） 才在塞納河流域證明了有限水迴圈的詩意概念，他們獨立確認：河流源頭的積雪足以解釋河流的排放。這兩項研究，標誌水文學（水和水文迴圈的科學）的開始。
水文迴圈
水文迴圈可以看作是一系列水體或儲存區域以及導致水在這些水體之間流動的一組過程（見圖1）。迄今為止，最大的水庫是海洋，它擁有地球上約97%的水。剩下的3%是對我們的生存非常重要的淡水，但其中約78%儲存在南極洲和格陵蘭島的冰中。地球上大約21%的淡水是地下水，儲存在地球表面以下的沉積物和岩石中。我們在河流、溪流、湖泊、雨水中看到的淡水不到地球上淡水的1%，不到地球上所有水的0.1%。
圖1：對水文迴圈的描述。粗體顯示水體及其體積，斜體顯示水體之間的通量及其速率。
海洋和大氣
水在這些水庫之間透過蒸發、冷凝、降水、地表和地下徑流等過程不斷移動。水文迴圈的驅動力來自太陽，它提供蒸發所需的能量，就像燃氣灶的火焰提供燒開水和產生蒸汽所需的能量一樣。當水從海洋、湖泊、溪流、土壤蒸發時，水會從液態變為氣態（有關進一步說明，請參閱“水：屬性和行為”模組）。因為海洋是最大的液態水體，所以海洋蒸發最多。空氣中的水蒸氣量隨時間和地點變化很大；我們會感受到溼度變化。
地球之所以適合居住，原因之一是大氣中有水蒸氣。1859年，愛爾蘭博物學家約翰·廷德爾（John Tyndall）開始研究地球大氣中氣體的熱特性。他發現一些氣體，如二氧化碳（CO2）和水蒸氣，將熱量保留在大氣中（通常稱為溫室效應），而其他氣體，如氮氣（N2）和氬氣（Ar）任由熱量逃逸到太空。大氣中水蒸氣的存在，有助於將地球上的地表空氣溫度保持在-40°C至55°C的範圍內，行星（如火星）的大氣中沒有水蒸氣，它們的溫度維持在-100°C以下。
一旦水蒸氣進入空氣中，它就會在大氣中迴圈。當空氣包上升和冷卻時，水蒸氣會圍繞著塵埃等顆粒（冷凝核condensation nuclei）凝結成液態水。最初，這些冷凝液滴比雨滴小得多，並且不夠重，無法作為降水落下。這些微小的水滴形成雲。當液滴繼續在雲層中迴圈時，它們會碰撞並形成更大的液滴，最終變得足夠重，作為雨、雪、冰雹落下。儘管地球表面的降水量差異很大，但蒸發量和降水量是全球平衡的。換句話說，如果蒸發量增加，降水量也會增加；全球氣溫上升是導致全球海洋蒸發量增加的一個因素，總降水量也因此增加。
由於海洋覆蓋70%左右的地球表面，大多數降水直接落回海洋，迴圈再次開始。然而，一部分降水落在陸地上，它經過水文迴圈路徑中一條。有些水被土壤和植物吸收，有些流入溪流和湖泊，有些滲入地下水體，有些落在冰川上並積聚為冰川冰。
【考考自己】什麼驅動了水溫迴圈？
a.雨
陸地上的水文迴圈
滲入土壤的水量取決於幾個因素：降水量和降水強度、土壤的先前條件、地勢坡度、植被的存在。這些因素相互作用有時讓人驚訝——在非常乾燥的土壤上（典型的西南沙漠），非常強烈的降雨通常根本不會滲入地下，從而造成山洪暴發。滲入地下的水透過土壤水分和地下水提供給植物（見圖2）。植物透過根系吸收水分，根系主要從土壤水分中吸收水分；然後，水被上拉透過植物的所有部分，並從葉子表面蒸發，這一過程稱為“蒸騰作用”（transpiration）。滲入土壤的水也可以繼續透過地下水位以下的土壤剖面向下滲透到地下水體，稱為含水層（aquifers）。含水層常被錯誤地想象成巨大的地下湖；而實際上，地下水充斥岩石中的孔隙（見圖2）。
圖2：地下水在地下水位以下，地下水位將不飽和和飽和的土壤、岩石、沉積物分開。
沒有滲入土壤的水會作為徑流（runoff）匯聚並穿過地表，最終流入溪流和河流，回到海洋。在冰川地區以雪的形式落下的降水在水迴圈中的旅程有些不同，它們積聚在冰川的頂部，並導致冰川緩慢地流下山谷。
人類與水文迴圈
我們在地球大氣和海洋中看到的環流模式，很大程度上由水的特性和水文迴圈導致。而大氣環流和海洋環流是決定地球上氣候帶分佈的兩個主要因素。週期或環流的變化可能導致重大的氣候變化。例如，如果全球平均氣溫像近幾十年來一樣繼續上升，目前被困在極地冰蓋中的冰水將融化，導致海平面上升。隨著溫度的升高，水也會膨脹，進一步加劇海平面上升。許多人口稠密的沿海地區，如新奧爾良、邁阿密、孟加拉國，海平面僅上升1.5米就會被淹沒（見圖3）。此外，水文迴圈的加速（更高的溫度意味著更多的蒸發，從而更多的降水）可能導致更惡劣的天氣和極端條件。一些科學家認為，近幾十年來厄爾尼諾事件的頻率和嚴重程度的增加是由於全球變暖引起的水文迴圈加速。
圖3：海平面上升 1.5 米，紅色區域將被淹沒。海平面上升3.5米，藍色區域將被淹沒。圖片基於美國環境保護署 （EPA） 的原始影像進行了修改。
更直接的是，地球淡水資源的有限性正變得越來越明顯。地下水可能需要數千年或數百萬年才能自然補給，而我們利用這些資源的速度遠遠快於它們的補充速度。奧加拉拉（Ogallala）含水層的地下水位位於美國從德克薩斯州到南達科他州17.5萬平方英里的土地之下，由於開採灌溉，其地下水位正以每年10-60釐米的速度下降。世界各地的地表水在很大程度上被人類和動物糞便汙染，在印度和中國等國家最為明顯，為近20億人提供飲用水和洗滌用水的河流並非全部經過處理。儘管美國的《清潔水法》（Clean Water Act）等立法、世界部分地區使用低流量馬桶和淋浴噴頭等節水措施已經開始解決這些問題，但隨著世界人口的增加，這些問題只會越來越嚴重。每條小溪、每口井、每條河流、每片海洋都出自同一個源頭，發生任何變化不僅影響一條河流或湖泊，而且影響整個水文迴圈。
Anne E. Egger， Ph.D. “The Hydrologic Cycle” Visionlearning Vol. EAS-2 （2）， 2003.
https://www.visionlearning.com/en/library/earth-science/6/the-hydrologic-cycle/99
