Jordens vand overgår konstant gennem den hydrologiske cyklus. Flere naturlige processer får vand til at ændre tilstand fra fast til væske til gas. Når vand bliver en gas, kommer det ind i atmosfæren på en af tre forskellige måder.
Når vand opvarmes til kogepunktet, bliver det vanddamp og kommer ind i atmosfæren. Energi fra solen får vand til at varme op og fordampe. En stor mængde vand i skyer i atmosfæren kommer fra vand, der fordampede fra havet og til sidst kondenseres i den øvre atmosfære. Dog kan vand også fordampe fra jord og andre overflader.
Cirka 10% af vandet i atmosfæren er resultatet af transpiration, en proces, hvor vanddamp frigøres af planteblade, ifølge U.S.Geological Survey. Planterødder trækker vand fra jorden. Noget af dette vand frigives i atmosfæren som damp, når små åbninger i bladene, kaldet stomata, åbner under fotosyntese.
Sublimering involverer overgangen af vand fra dets faste tilstand direkte til dets gasformige tilstand uden en flydende fase imellem. Is skifter typisk direkte til vanddamp i store højder, hvor fugtigheden er relativt lav, tør vind er til stede og solskin er rigelig.