Hidrologi

Air yang ada di alam terdapat di atmosfir dan dikenal dengan hydrosfir. Keberadaan air ini diperkirakan mencapai 15 km dari muka laut dan ke dalam bumi (litosfir) mencapai 1 km. Air mempunyai sirkulasi yang berkesinam-bungan dan kompleks yang dikenal dengan siklus air atau siklus hidrologis (hydrological cycle).
Di dalam siklus air ini, banyak dijumpai proses yang kompleks yang menyangkut perpindahan air sesuai dengan aliran masa dalam proses sirkulasi air di dalam atmosfir dan bumi. Keinginan atau kebutuhan manusia akan air dalam upaya kesinambungan hidupnya banyak berpengaruh kepada siklus air. Siklus air pada prinsipnya tidak mempunyai awal dan akhir walaupun dalam mempermudah penjelasan dan pemahaman umumnya dimulai dari evaporasi yaitu perpindahan air dari bentuk cair di permukaan tanah dan lautan menjadi bentuk uap air di atmosfir.
Uap air di atmosfir akan berubah menjadi bentuk cair dan akan jatuh ke bumi sebagai presipitasi lewat suatu proses yang disebut kondensasi. Di laut, air yang jatuh dalam bentuk presipitasi akan langsung kembali di transpirasikan akan tetapi yang jatuh ke daratan akan mengalami beberapa proses di dalam siklus air. Air yang jatuh dapat diintersepsi oleh tanaman dan langsung dievaporasikan ke atmosfir. Air yang jatuh ke tanah (hujan jatuh = throughfall) dapat mengalami proses infiltrasi ke dalam tanah atau membentuk aliran di permukaan tanah.
Secara sederhana, konsep siklus air membantu menjelaskan perjalanan sebuah sistem yang kompleks. Walaupun menggambarkan perjalanan dari air baik perpindahannya dari tanah ke laut dan ke atmosfir, pada dasarnya dicirikan dengan suatu model perpindahan yang tetap dengan proses yang berbeda, seperti proses kondensasi, evaporasi dan presipitasi. Dalam proses ini, total volume dari air dalam siklus global adalah konstan tetapi distribusi dan perpindahannya (movement) sangat tergantung kepada waktu dan ruang. Terkadang perpindahannya sangat cepat.
Jumlah dan kecepatan perpindahan air menggambarkan kuantitas air. Secara kuantitas, jumlah air yang ada di bumi relatif sangat besar akan tetapi ini tidak berarti seluruhnya tersedia bagi kebutuhan manusia. Air yang ada di laut mencapai 96,5% dari seluruh air yang ada di bumi (Chow, 1988) dan air di daratan dan atmosfir hanya 3,5%. Angka 3,5% ini belum berarti air ini tersedia bagi manusia sebab air yang berupa air tawar hanya 2,5% dengan kualitas yang beragam baik fisik, biologis dan kimia. Air tawar yang tersedia dan dapat dimanfaatkan oleh manusia sebagai air minum relatif kecil, yakni 0,003% dari total air yang ada di bumi.