Žemės vanduo nuolat pereina per hidrologinį ciklą. Dėl kelių natūralių procesų vanduo keičia kietas į skystas į dujas. Kai vanduo tampa dujomis, jis patenka į atmosferą vienu iš trijų skirtingų būdų.
Kaitinant vandenį iki virimo temperatūros, jis tampa vandens garais ir patenka į atmosferą. Saulės energija priverčia vandenį sušilti ir išgaruoti. Didelis vandens kiekis debesyse atmosferoje gaunamas iš vandens, kuris išgaravo iš vandenyno ir galiausiai sutirštėjo viršutinėje atmosferos dalyje. Tačiau vanduo gali išgaruoti ir iš dirvožemio bei kitų paviršių.
Maždaug 10% vandens atmosferoje yra transpiracijos, proceso, kurio metu vandens garai išsiskiria augalų lapais, rezultatas, teigia JAV geologijos tarnyba. Augalų šaknys semia vandenį iš dirvožemio. Dalis šio vandens išsiskiria į atmosferą kaip garai, kai fotosintezės metu atsiveria nedidelės lapų angos, vadinamos stomatomis.
Sublimacija apima vandens perėjimą iš kietos būsenos tiesiai į dujinę būseną be skysčio fazės. Ledas dideliame aukštyje paprastai keičiasi tiesiogiai į vandens garus, kur drėgmė yra santykinai maža, pučia sausas vėjas ir gausu saulės.