Het meest variabele gasbestanddeel in de atmosfeer is waterdamp. De hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer kan van plaats tot plaats en in de loop van de tijd aanzienlijk variëren. Dit komt omdat waterdamp voortdurend wordt verdampt uit de oceanen, meren en rivieren, en vervolgens condenseert om wolken en regen te vormen. De hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer hangt ook af van de temperatuur; Warmere lucht kan meer waterdamp bevatten dan koudere lucht.