Tanah bertindak sebagai: (a) penyimpanan sementara untuk masuknya presipitasi, yang memungkinkan penggunaannya oleh organisme; (b) pengatur yang mengontrol partisi masukan ini antara keluaran utama: limpasan, drainase, evaporasi dan transpirasi penyerapan, dan dari yang terakhir (aktif secara biologis) aliran antara organisme yang berbeda.
Meskipun ada banyak aspek yang perlu dipertimbangkan mengenai pergerakan air di dalam tanah, kita akan fokus pada infiltrasi, limpasan , dan redistribusi horizontal karena ini adalah tahap pertama kedatangan air dan secara umum merupakan tahap pembatas.
Sebagian besar masuknya air (hujan + limpasan) pada setiap titik meresap ke dalam tanah atau meninggalkan permukaan dalam hitungan menit hingga jam. Intersepsi tanaman hanya menyebabkan kerugian penguapan kecil di daerah kering (karena tutupan rendah), tetapi dapat menciptakan pola pembasahan tanah yang nyata di bawah dan di sekitar semak dan pohon. Penyimpanan permukaan selama lebih dari beberapa jam terjadi di gurun hanya di daerah dataran rendah yang menerima limpasan, dengan tanah dengan permeabilitas rendah.
Model matematika rinci dari partisi infiltrasi / limpasan pada suatu titik, dengan resolusi waktu menit, telah didasarkan pada persamaan aliran umum atau fungsi eksplisit waktu. Fungsi empiris memberikan perkiraan yang menghubungkan limpasan harian dengan curah hujan harian dan menyatakan peningkatan rasio limpasan dengan intensitas curah hujan untuk area dengan sifat permukaan tertentu. Kedua jenis fungsi tersebut telah digunakan dalam caral yang memprediksi aliran sungai di daerah gersang. Limpasan dari permukaan berpasir dan berbatu umumnya lebih rendah daripada dari berlempung dan berlumpur, terutama jika yang terakhir membentuk kerak. Tutupan vegetasi hidup dan mati umumnya meningkatkan infiltrasi di daerah kering dengan mengurangi dampak hujan dan mungkin beberapa modifikasi permukaan fisik atau kimia.
Pecaralan dan pengukuran infiltrasi / limpasan dilakukan terutama oleh fisikawan tanah untuk area seragam hingga 1 m2, atau oleh ahli hidrologi yang tertarik pada saluran keluar air utama dari cekungan heterogen besar (1-100 km2). Namun, sebagian besar kepentingan ekologis dari proses ini berada pada skala antara 1m2 dan 100km2, terutama yang berkaitan dengan redistribusi horizontal air di dalam cekungan. Masukan infiltrasi di setiap titik bisa jauh lebih rendah atau lebih tinggi dari curah hujan, tergantung pada posisi di lanskap, sifat permukaan dan vegetasi. Variasi spasial konsekuen dalam kelembaban tanah memiliki efek signifikan pada keanekaragaman dan produksi di daerah kering. Ini tersebar luas, tetapi lebih mudah untuk menunjukkan di daerah dengan pola mikrotopografi teratur, misalnya bidang beralur. Di zona kering yang ekstrem, redistribusi inilah yang memungkinkan vegetasi apa pun bertahan di lubang pembuangan.