概念

水熱平衡研究的基本思想是，在地表水分平衡和熱量平衡各分量研究成果的基礎上，建立水分和熱量各組成要素之間的依賴關系，找出水熱相互關系對地理環(huán)境形成演變和發(fā)展的影響，把自然地理學的研究引向深入。

研究內容

水熱平衡的基本研究內容可分為：水分和熱量各要素之間的關系；利用水熱關系資料揭示地理綜合體內的物理過程。

關于水分和熱量各要素之間關系的研究，可以舉出水熱平衡聯(lián)系方程加以說明。水熱平衡聯(lián)系方程由地表水量平衡方程式和熱量平衡方程式導出。地表水量平衡方程式為：降水(r)=蒸發(fā)（E）徑流(R) 水分儲量變化(△S)；熱量平衡方程式為：凈輻射(Q)=湍流熱通量(P) 蒸發(fā)耗熱量(LE) 　土壤熱交換量 (A)。在這兩個方程式中都有蒸發(fā)項，因此它們是有聯(lián)系的。

當土壤很干燥時，全部降水最終消耗在蒸發(fā)上，徑流系數(shù)R/r（徑流與降水之比值）接近于零，蒸發(fā)系數(shù)E/r（蒸發(fā)與降水之比值）接近于1。土壤的平均干旱程度隨著凈輻射的增加和降水量的減少而增強，則有：當Q/Lr（輻射干燥指數(shù)，式中L為蒸發(fā)潛熱）→∞時,R/r→0或E/r→1。隨著Q/Lr比值的減小，E/r將要減小，即有一定量的徑流要產生。而當降水量足夠大和凈輻射足夠小時，土壤上層將達到穩(wěn)定的過濕狀況，此時主要的熱量消耗將是蒸發(fā)，即Q/Lr→0時，LE→Q。這些就是水分、熱量各要素相互之間關系的一般情況。

最早出現(xiàn)的水熱平衡聯(lián)系方程，是施瑞伯方程：和奧里捷柯普方程：,式中e為自然對數(shù)的底;th為雙曲線正切函數(shù);E為該條件下的最大可能蒸發(fā)量（決定于該地充分濕潤條件下的凈輻射Q,E=Q/L）。將E=Q/L代入奧里捷柯普和施瑞伯方程，并對它們進行幾何平均，則有，和三個函數(shù)式，這三個函數(shù)式確定了年平均蒸發(fā)量、降水量、凈輻射之間的水熱平衡依賴關系。如果從水量平衡方程出發(fā)，考慮多年平均狀況時水分儲量變化為零，還可得到和兩個表示徑流、徑流系數(shù)和降水量、凈輻射的水熱平衡依賴關系。

蘇聯(lián)學者М.И.布德科和 А.А.格里戈里耶夫通過全球陸地地理帶和地帶周期律的分析，研究了地理綜合體內的物理過程。他們引入輻射干燥指數(shù)，定義為年輻射和以熱量單位表示的降水量之比，發(fā)現(xiàn)輻射干燥指數(shù)等值線和地帶界線的方向相當吻合，證明這個指數(shù)對有水分參加的各種自然過程的綜合體的發(fā)展有著決定性意義，特別是對土壤的濕潤性質和狀況有著明顯影響，而濕潤情況對地理環(huán)境中所發(fā)生的生物過程和許多非生物過程的性質和強度又有直接的關系。他們同時引入凈輻射到區(qū)域研究，發(fā)現(xiàn)凈輻射在地理帶區(qū)分中具有重要意義，證明凈輻射是大多數(shù)自然過程能量的基本來源。他們把凈輻射和輻射干燥指數(shù)結合起來，在垂直方向上由低至高對凈輻射分級排列，而在水平方向上把輻射干燥指數(shù)由小至大加以排列，得到了全球陸地的地理帶和地帶的周期系統(tǒng)。

研究意義

水熱平衡過程的研究對促進地理學的發(fā)展具有重要意義。事實上，地理環(huán)境各蛤成分之間的熱量交換和水分交換，是地理環(huán)境各成分之間物質能量交換的基礎。這種過程使地理環(huán)境變?yōu)橐粋€統(tǒng)一的、不可分割的、同時具有地域差異的整體。中國地理學家黃秉維指出，“熱量平衡、水分平衡及其在地理環(huán)境中的作用的理論就是自然地理學最重要的基本理論”。

地理學水熱平衡方向的發(fā)展和深入，有賴于實際資料的積累，而直至目前，地表面熱量平衡和水分平衡的數(shù)據(jù)仍相當貧乏。隨著現(xiàn)代技術（包括野外測試技術）、遙感技術和計算機技術的發(fā)展，通過地理學和鄰近學科（如水文學、氣候學、土壤學等）的努力，地理學的水熱平衡研究將會進入一個空前活躍的階段。