Zemská voda neustále prochází hydrologickým cyklem. Několik přírodních procesů způsobuje, že voda mění stavy z pevného na kapalný na plynný. Když se voda stane plynem, vstupuje do atmosféry jedním ze tří různých způsobů.
Když se voda zahřeje na teplotu varu, stává se vodní párou a vstupuje do atmosféry. Energie ze slunce způsobuje zahřívání a odpařování vody. Velké množství vody v oblacích v atmosféře pochází z vody, která se odpařila z oceánu a nakonec kondenzovala v horních vrstvách atmosféry. Voda se však může odpařovat také z půdy a jiných povrchů.
Asi 10% vody v atmosféře je výsledkem transpirace, což je proces, při kterém se vodní pára uvolňuje listy rostlin, uvádí americký geologický průzkum. Kořeny rostlin čerpají vodu z půdy. Část této vody se uvolňuje do atmosféry jako pára, když se během fotosyntézy otevírají malé otvory v listech, které se nazývají průduchy.
Sublimace zahrnuje přechod vody z pevného stavu přímo do plynného stavu bez kapalné fáze mezi nimi. Led se obvykle mění přímo na vodní páru ve vysokých nadmořských výškách, kde je vlhkost relativně nízká, je přítomen suchý vítr a sluníčko je hojné.