Woda na Ziemi nieustannie przechodzi przez cykl hydrologiczny. Kilka naturalnych procesów powoduje, że woda zmienia stan ze stałego w ciekły w gazowy. Kiedy woda staje się gazem, dostaje się do atmosfery na jeden z trzech różnych sposobów.
Gdy woda zostanie podgrzana do temperatury wrzenia, staje się parą wodną i dostaje się do atmosfery. Energia słoneczna powoduje, że woda nagrzewa się i paruje. Duża ilość wody w chmurach w atmosferze pochodzi z wody, która wyparowała z oceanu i ostatecznie skondensowała się w górnych warstwach atmosfery. Jednak woda może również parować z gleby i innych powierzchni.
Według US Geological Survey, około 10% wody w atmosferze jest wynikiem transpiracji, procesu, w którym para wodna jest uwalniana przez liście roślin. Korzenie roślin czerpią wodę z gleby. Część tej wody jest uwalniana do atmosfery jako para, gdy podczas fotosyntezy otwierają się małe otwory w liściach, zwane aparatami szparkowymi.
Sublimacja polega na przejściu wody ze stanu stałego bezpośrednio do stanu gazowego, bez fazy ciekłej pomiędzy. Lód zazwyczaj zamienia się bezpośrednio w parę wodną na dużych wysokościach, gdzie wilgotność jest stosunkowo niska, występują suche wiatry i obfite słońce.
