Вода Землі постійно переходить через гідрологічний цикл. Кілька природних процесів призводять до того, що вода змінює стан з твердого на рідкий на газ. Коли вода стає газом, вона потрапляє в атмосферу одним із трьох різних шляхів.
Коли вода нагрівається до температури кипіння, вона стає водяною парою і потрапляє в атмосферу. Енергія сонця змушує воду зігріватися і випаровуватися. Велика кількість води в хмарах в атмосфері надходить із води, яка випаровується з океану і з часом конденсується у верхніх шарах атмосфери. Однак вода може випаровуватися з ґрунту та інших поверхонь.
За даними Геологічної служби США, близько 10% води в атмосфері є результатом транспірації - процесу, при якому водяна пара виділяється листям рослин. Коріння рослин забирають воду з грунту. Частина цієї води виділяється в атмосферу у вигляді пари, коли під час фотосинтезу відкриваються невеликі отвори в листках, які називаються продихами.
Сублімація передбачає перехід води з твердого стану безпосередньо в газоподібний стан, без між ними рідкої фази. Лід, як правило, безпосередньо перетворюється на водяну пару на великій висоті, де вологість повітря відносно низька, присутній сухий вітер і багато сонячного світла.