分子扩散分子扩散又称分子混合，是大气中的水汽、各种水体中的水分子运动的普遍形式。蒸发过程中液面上的水分子由于热运动结果，脱离水面进入空中并向四周散逸的现象，就是典型的分子扩散。由于这种现象难以用肉眼观察封，可以通过在静止的水面上瞬时加入有色溶液，观察有色溶液在水中扩散得到感性的认识。在有色溶液加入之初，有色溶液集中在注入点，浓度分布不均，而后随着时间的延长，有色溶液逐渐向四周展开，一定时间后便可获得有色溶液浓度呈现正态分布的曲线，最终成为一均匀分布的浓度曲线。这种现象就是由水分子热运动而产生的分子扩散现象，扩散过程中，单位时间内通过单位面积上的扩散物质（E），与该断面上的浓度梯度成正比。
紊动扩散紊动扩散又称紊动混合，是大气扩散运动的主要形式。特点是：由于受到外力作用的影响，水分子原有的运动规律受到破坏，呈现“杂乱无章的运动”，运动中无论是速度的空间分布还是时间变化过程都没有规律，而且引起大小不等的涡旋，这些涡旋也像分子运动一样，呈现不规则的交错运动，这种涡旋运动又称为湍流运动。通常大气运动大多属于湍流运动，由湍流引起扩散现象称为湍流扩散。
与分子扩散一样，大气紊流扩散过程中，也具有质量转移、动量转移和热量转移，其转移的结果，促使质量、动量、热量趋向均匀，因而亦称紊动混合。但与分子扩散相比较，紊动扩散系数往往是前者的数千百倍，所以紊动扩散作用远较分子扩散作用为大。
空中水汽含量的变化，除了与大气中比湿的大小有关外，还要受到水分子热运动过程、大气中湍流运动以及水平方向上的气流运移的影响。所以说上述两种扩散现象经常是相伴而生，同时存在。例如，水面蒸发时的水分子运动，就既有分子扩散，又可能受紊动扩散的影响。不过，当讨论紊动扩散时，由于分子扩散作用很小，可以忽略不计，反之，讨论层流运动中的扩散时。则只考虑分子扩散。
2．水汽输送
水汽输送是指大气中水分因扩散而由一地向另一地运移，或由低空输送到高空的过程。水汽在运移过程中，水汽的含量、运动方向、路线、以及输送强度等随时会发生改变，从而对沿途的降水有着重大影响。
同时，由于水汽输送过程中，还伴随有动量和热量的转移，因而要影响沿途的气温、气压等其他气象因子发生改变，所以水汽输送是水循环过程的重要环节，也是影响当地天气过程和气候的重要原因。
水汽输送主要有大气环流输送和涡动输送两种形式，并具有强烈的地区性特点和季节变化。时而环流输送为主，时而以涡动输送为主。水汽输送主要集中于对流层的下半部，其中最大输送量出现在近地面层的850～900nPa左右的高度。由此向上或向下，水汽输送量均迅速减小，到500～400nPa以上的高度处，水汽的输送量已很小，以至可以忽略不计。
影响水汽含量与水汽输送的因素很多，主要因素如下：
（1）大气环流的影响。如前所述水汽输送形式有两种，其中环流输送处于主导地位。这是和大气环流决定着全球流场和风速场有关。而流场和风速场直接影响全球水汽的分布变化，以及水汽输送的路径和强度。因此大气环流的任何改变，必然通过流场和风速场的改变而影响到水汽输送的方向、路径和强度。
（2）地理纬度的影响。地理纬度的影响主要表现为影响辐射平衡值，影响气温、水温的纬向分布，进而影响蒸发以及空中水汽含量的纬向分布，基本规律是水汽含量随纬度的增高而减少。
（3）海陆分布的影响。海洋是水汽的主要源地，因而距海远近直接影响空中水汽含量的多少，这也正是我国东南沿海暖湿多雨，愈向西北内陆腹地伸展，水循环愈弱，降水愈少的原因。
（4）海拔高度与地形屏障作用的影响。这方面的影响包括两方面：其一是随着地表海拔高度的增加，近地层湿空气层逐步变薄，水汽含量相应减少，这是我国青藏高原上雨量较少的重要原因，其次是那些垂直于气流运行方向的山脉，常常成为阻隔暖湿气流运移的屏障，迫使迎风坡成为多雨区，背风坡绝热升温，湿度降低，水汽含量减少，成为雨影区。
关于我国水汽输送，以2003年为典型年进行了比较系统的分析、计算与研究，得出了如下的基本结论。
（1）存在三个基本的水汽来源，三条输出入路径，并有明显的季节变化。三个来源是极地气团的西北水汽流、南海水汽流及孟加拉湾水汽流。西北水汽流自西北方向入境，于东南方向出境，大致呈纬向分布，冬季直达长江，夏季退居黄河以北；南海气流自广东、福建沿海登陆北上，至长江中下游地区偏转，并由长江口附近出境，夏季可深入华北平原，冬季退缩到北纬25。以南地区，水汽流呈明显的经向分布，由于水汽含量丰沛，所以输送通量值大；而盂加拉湾水汽流通常自北部湾入境，流向广西、云南，继而折向东北方向，并在贵阳—长沙一线与南海水汽流汇合，而后亦进入长江中下游地区，然后出海，全年中春季强盛，冬季限于华南沿海。
（2）水汽输送既有大气平均环流引起的平均输送，又有移动性涡动输送。其中平均输送方向基本上与风场相一致。而涡动输送方向大体上与湿度梯度方向相一致，即从湿度大的地区指向湿度小的地区。涡动输送的这一特点对于把东南沿海地区上空丰沛的水汽向内陆腹地输送，具有重要作用。
（3）地理位置、海陆分布与地貌上总体格局，制约了全国水汽输送的基本态势。青藏高原雄踞西南，决定了我国水汽输送场形成南北两支水汽流，北纬30°以北地区盛行纬向水汽输送，30°以南具有明显的经向输送。而秦岭—淮河一线成为我国南北气流的经常汇合的地区，是水汽流海陆的分布制约了我国上空湿度场的配置，并呈现由东南向西北递减的趋势，进而影响我国降水的地区分布。
（4）水汽输送场垂直分布存在着明显差异，在850nPa大气层上，一年四季水汽输送场形势比较复杂，在700nPa大气层上，在淮河流域以北盛行西北水汽流，淮河以南盛行西南水汽流，两股水汽流在北纬30°～35°一带汇合后由东流入海，在500nPa高度上，一年四季水汽输送呈现纬向分布，而低层大气中则经向输送比较明显，因而自低层到高层存在经向到纬向的顺时针切变。
下渗
下渗又称入渗，是指水从地表渗入土壤和地下的运动过程。它不仅影响土壤水和地下水的动态，直接决定壤中流和地下径流的生成，而且影响河川径流的组成。在超渗产流地区，只有当降水强度超过下渗率时才能产生径流。可见，下渗是将地表水与地下水、土壤水联系起来的纽带，是径流形成过程和水循环过程的重要环节。
地表的水沿着岩土的空隙下渗，是在重力、分子力和毛管力的综合作用下进行的，其运动过程就是寻求各种作用力的综合平衡过程。
降水初期，若土壤干燥，下渗水主要受分子力作用，被土粒所吸附形成吸湿水，进而形成薄膜水，当土壤含水量达到岩土最大分子持水量时，开始向下一阶段过渡。
随着土壤含水率的不断增大，分子作用力逐渐被毛管力和重力作用取代，水在岩土孔隙中呈不稳定流动，并逐渐充填土壤孔隙，直到基本达到饱和为止，下渗过程向第三阶段过渡。
在土壤孔隙被水充满达到饱和状态时，水分主要受重力作用呈稳定流动。
上述三个阶段并无截然的分界，特别是在土层较厚的情况下，三个阶段可能同时交错进行，此外，亦有的将渗润与渗漏阶段结合起来，统称渗漏，渗漏的特点是非饱和水流运动，而渗透则属于饱和水流运动。
以上所说的下渗过程，均是反映在充分供水条件下单点均质土壤的下渗规律。在天然条件下，实际的下渗过程远比理想模式要复杂得多，往往呈现不稳定和不连续性。研究表明：生长多种树木和小块牧草地的实验小流域，面积仅为0．2平方千米，但该流域的实际下渗量的平面分布极不均匀。形成这种情况的原因是多方面的，归纳起来主要有以下4个方面。
1．土壤特性的影响
土壤特性对下渗的影响，主要决定于土壤的透水性能及土壤的前期含水量。其中透水性能又和土壤的质地、孔隙的多少与大小有关。
一般来说土壤颗粒愈粗，孔隙直径愈大，其透水性能愈好，土壤的下渗能力亦愈大。显示出不同性质土壤之间下渗率的巨大差别。
2.降水特性的影响
降水特性包括降水强度、历时、降水时程分配及降水空间分布等。其中降水强度直接影响土壤下渗强度及下渗水量，在降水强度小于下渗率的条件下，降水全部渗入土壤，下渗过程受降水过程制约。在相同土壤水分条件下，下渗率随雨强增大而增大，尤其是在草被覆盖条件下情况更明显。但对裸露的土壤，由于强雨点可将土粒击碎，并充填至土壤的孔隙中，从而可能减少下渗率。
此外，降水的时程分布对下渗也有一定的影响，如在相同条件下，连续性降水的下渗量要小于间歇性下渗量。
3．流域植被、地形条件的影响
通常有植被的地区，由于植被及地面上枯枝落叶具有滞水作用，增加了下渗时间，从而减少了地表径流，增大了下渗量。而地面起伏，切割程度不同，要影响地面漫流的速度和汇流时间。在相同的条件下，地面坡度大，漫流速度快，历时短，下渗量就小。
4．人类活动的影响
人类活动对下渗的影响，既有增大的一面，也有减少的一面。例如，各种坡地改梯田、植树造林、蓄水工程均增加水的滞留时间，从而增大下渗量。反之砍伐森林、过度放牧、不合理的耕作，则加剧水土流失，从而减少下渗量。在地下水资源不足的地区采用人工回灌，则是有计划、有目的的增加下渗水量，反之在低洼易涝地区，开挖排水沟渠则是有计划、有目的的控制下渗、控制地下水的活动。从此意义上说，人们研究水的入渗规律，正是为了有计划、有目的的控制入渗过程，使之朝向人们所期望的方向发展。
径流