从液体或固体状态转变为气态的变化过程。在气象学上，从冰直接变为蒸汽这一变化过程通常称为升华。根据气体动力学理论，当液体自由表面处的分子获得了方向向上的高于平均值的速度时，就会逃入空气中成为蒸汽状态，这时就出现了蒸发作用。蒸发过程中的能量总是从周围环境中吸收取得的；所转换的热量被称为汽化潜热。在0℃，水的汽化潜热即每蒸发1克水所需热量为597卡。在0℃的情况下，如果由水蒸汽凝结出1克水来，也会有同样多的热量释放出来。由于水是从地球表面蒸发的，并在几公里上空温度较低的大气层中凝结的，因此，蒸发作用就把热量传送到大气层中。蒸发——包括冰转化为蒸汽——和蒸腾，是水进入大气层中的唯一方式，而水进入大气层中是水循环的一个环节。

　　当空气达到饱和、也就是说相对湿度为100％时，水向大气层中的净蒸发就中止了。当有干燥的空气经过湿润的表面之上吹过时，蒸发作用进行的最迅速。如果水温比上面空气的温度高，蒸发作用也是很快的。因为水温如果高于气温，就会使大气层的最底层变得不稳定，导致空气进行对流和扰动，结果水蒸汽就被向上输送，干燥的空气就被向下输送。这一输送的结果，就使得蒸发作用能继续进行下去。由于风速越大，越有利于空气的扰动，所以，风是影响蒸发作用的另一个因素。

　　地球的气候常常用湿润指数来表示，湿润指数反映了获得的水分（降水）和丧失的水分（蒸发）二者之间的差异。影响蒸发的最基本因素有：所能获得的能量的多少，也就是温度的高低；所能获得的水量的多少；风速；以及大气边界层空气的相对湿度。蒸发作用强烈地依赖于地面温度，也就是说取决于纬度。在赤道辐合带两侧的大洋之中的宽广的贸易风带，上述四个因素对于蒸发都是最有利的。

　　大气中的降水主要是与赤道辐合带和极地锋面气旋带的湿润空气向上运动有关，因此，降水也表现出与纬度有关。按纬度带进行平均得出的降水和蒸发之间的差异，大致反映了地球上气候的干湿程度。一般来说，副热带地区干燥气候的面积最大，这里从太阳得到的热量非常多，而这里的大气层的状况又是以空气下沉运动和反气旋为主，因此这里的降水很少。