L'eau de la Terre traverse constamment le cycle hydrologique. Plusieurs processus naturels font que l'eau change d'état de solide à liquide en gaz. Quand l'eau devient un gaz, elle pénètre dans l'atmosphère de trois façons différentes.
Évaporation
Quand l'eau est chauffée jusqu'à son point d'ébullition, elle devient de la vapeur d'eau et pénètre dans l'atmosphère. L'énergie du soleil fait que l'eau se réchauffe et s'évapore. Une grande partie de l'eau des nuages dans l'atmosphère provient d'une eau qui s'est évaporée de l'océan et qui s'est finalement condensée dans la haute atmosphère. Cependant, l'eau peut aussi s'évaporer du sol et d'autres surfaces.
Transpiration
Environ 10% de l'eau dans l'atmosphère est le résultat de la transpiration, un processus dans lequel la vapeur d'eau est libérée par feuilles de plantes, selon le US Geological Survey. Les racines des plantes tirent l'eau du sol. Une partie de cette eau est libérée dans l'atmosphère sous forme de vapeur lorsque de petites ouvertures dans les feuilles, appelées stomates, s'ouvrent pendant la photosynthèse.
Sublimation
La sublimation implique la transition de l'eau de son état solide directement vers son état gazeux, sans phase liquide entre les deux. La glace se transforme généralement directement en vapeur d'eau à haute altitude, où l'humidité est relativement faible, les vents secs sont présents et le soleil est abondant.