Pequeñas cantidades de agua magmática del interior de la Tierra se añaden al ciclo mediante erupciones volcánicas. Por otro lado, el agua atrapada en los poros de los sedimentos, el agua de formación, está, al menos a corto plazo, aislada del ciclo del agua. Puede tratarse de agua que quedó atrapada originalmente en los sedimentos durante su formación, o de agua que se filtró en las rocas posteriormente. El agua de formación suele ser salina, principalmente porque la mayoría de los sedimentos son marinos y el agua atrapada en los sedimentos sería agua de mar.

Todas las partes de la hidrosfera almacenan agua temporalmente, y se denominan depósitos. Estos depósitos naturales de la hidrosfera no deben confundirse con los depósitos construidos por el hombre para almacenar agua en la tierra: por ejemplo, la atmósfera es un depósito que contiene 13 × 1015 kg de agua. El estudio del movimiento del agua sobre y bajo la tierra y de la física y la química del agua se denomina hidrología.

El agua reside durante diferentes períodos de tiempo en los distintos depósitos. El tiempo medio que el agua permanece en un embalse antes de pasar a otro se denomina tiempo de residencia de ese embalse (tabla 2.1). Un embalse de la hidrosfera se vacía y se repone al mismo ritmo, y el tiempo de residencia se calcula a partir de la tasa de reposición en relación con el volumen del embalse. Puede haber varias formas de transferencia de agua hacia y desde un embalse (Figura 2.2).

Por ejemplo, el tiempo de residencia para los ríos, suponiendo que la única transferencia significativa desde los ríos es por escorrentía:

El tiempo de residencia es un concepto que puede aplicarse a cualquier proceso cíclico, no sólo al ciclo del agua. La figura 2.2 muestra que las transferencias del ciclo están en equilibrio: en concreto, el agua que se pierde en la atmósfera por evaporación y transpiración se equilibra con el agua que se devuelve por precipitación. El tiempo de residencia da una indicación de la rapidez con la que se puede renovar el agua en un depósito de la hidrosfera. El tiempo de residencia más corto, 11 días, es el del vapor de agua en la atmósfera, que se renueva continuamente por la evaporación de los océanos y la tierra, y se pierde por las precipitaciones. Se trata de un subciclo rápido del ciclo del agua. Los subciclos que implican a los océanos, los casquetes polares y las aguas subterráneas son mucho más lentos (Tabla 2.1).

Hay un gran volumen de agua dulce encerrada en los casquetes polares (Tabla 2.1), pero éstos están lejos de los centros de población y de los países áridos que la necesitan. Por el momento no es económico transportar esta agua, pero puede llegar a serlo en el futuro.

Aparte de los océanos y los casquetes polares, el mayor volumen de agua se encuentra en el subsuelo, almacenada en rocas porosas bajo la superficie de la Tierra. El agua subterránea más superficial se mueve con bastante rapidez a través del ciclo y es agua dulce, por lo que puede utilizarse para los recursos hídricos. Pero es sólo una pequeña proporción del total de las aguas subterráneas, y su tiempo de residencia es relativamente corto, desde unas pocas semanas hasta unos pocos años. Las aguas subterráneas situadas por debajo de unos cientos de metros de profundidad se mueven más lentamente a través del ciclo, y los tiempos de residencia son mucho más largos, de hasta diez mil años (Tabla 2.1). Gran parte de esta agua es salina, bien porque ha tenido tiempo de disolver las sales de las rocas, bien porque procede del agua del mar.

Los lagos del mundo contienen grandes volúmenes de agua (Tabla 2.1) y son más accesibles que los casquetes polares. Sin embargo, más de la mitad de estos lagos son salinos (Figura 2.3), y el 80% del agua de los lagos de agua dulce se encuentra en sólo 40 grandes lagos, entre los que se encuentran los Grandes Lagos de América del Norte (32 × 1015 kg) y el lago Baikal en Asia (22 × 1015 kg). Los ríos son muy útiles para los recursos hídricos. Aunque almacenan muy poca agua (Tabla 2.1), el agua que contienen se renueva rápidamente: tiene un tiempo de residencia de sólo unas semanas.

Figura 2.3 El Mar Muerto, en Oriente Medio. Este lago contiene grandes cantidades de agua, pero es aún más salino que el agua de mar, por lo que no es práctico utilizarlo como recurso hídrico.

El agua que se encuentra en el subsuelo y en los casquetes polares, los lagos y los ríos forma alrededor del 4% del total del ciclo del agua; pero debido a que las aguas subterráneas más profundas, los casquetes polares y los lagos salinos no son utilizables como fuentes de agua por el momento, la cantidad de agua que se puede utilizar para recursos hídricos es mucho menor, sólo alrededor del 1% del total. Esta agua se distribuye de forma muy desigual, como se puede apreciar cuando oímos hablar de la gran escasez de agua y de las sequías en muchas partes del mundo. Para entender con más detalle los problemas de disponibilidad y distribución del agua, veremos ahora los procesos del ciclo del agua que transfieren el agua entre los depósitos de la hidrosfera.