
L'évaporation est le passage de l'eau d'un état liquide à un état vapeur, à l'opposé de la condensation. Chaque fois que de l'eau liquide est en contact avec l'atmosphère, une évaporation peut se produire. Dans les régions arides, l'évaporation à partir d'une surface d'eau peut atteindre 2 000 mm par an.

Il existe plusieurs façons de mesurer l'évaporation. Toutes ont des limitations d'une sorte ou d'une autre. L'une des méthodes les plus simples est un bac d'évaporation. La baisse quotidienne du niveau d'eau est une indication de l'évaporation de l'eau libre en surface.
Le paradoxe de l'évaporation en bac résulte d'un conflit entre les résultats attendus et les observations réelles. Des études indiquent que la surface de la terre s'est réchauffée en moyenne d'environ 0,15 °C par décennie au cours des 50 dernières années. Pourtant, dans le même temps, il y a eu une diminution des valeurs d'évaporation des bacs entre 1950 et 1990 sur la base des données des États-Unis et de l'ex-Union soviétique. Un air plus chaud et plus sec près de la surface terrestre devrait augmenter le taux d'évaporation, mais cela ne s'est pas produit. Ce résultat inattendu est appelé le paradoxe de l'évaporation en bac.
Des études supplémentaires sont menées pour examiner les plages de température diurnes et l'insolation solaire afin de comprendre comment ces facteurs affectent l'évaporation dans un climat global plus chaud.

Une autre méthode de mesure de l'évaporation utilise un dispositif appelé lysimètre. Ces dispositifs sont placés dans le sol, collectent l'eau du sol et mesurent la variation de masse due à la perte d'eau pour un volume de sol. La masse d'eau du sol change au fur et à mesure que l'eau s'évapore.
Les types de lysimètres sont nommés à pesée, sans tension et à tension. Le type de lysimètre à pesée mesure la variation de poids dans un volume de terre. Le type de lysimètre sans tension recueille l'eau du sol qui s'infiltre naturellement verticalement à travers les sols, en d'autres termes, l'eau qui est influencée par la gravité. Le type de lysimètre à tension utilise un vide appliqué pour soutirer doucement l'eau du sol à travers un matériau poreux.
Les lysimètres sans tension sont conçus pour capter l'eau du sol qui pourrait autrement s'écouler vers les eaux souterraines ou vers les horizons inférieurs du sol. En revanche, les lysimètres à tension sont conçus pour capter l'eau du sol que les racines pourraient absorber.

Enfin, l'évaporation peut être estimée à partir de mesures météorologiques. Plusieurs caractéristiques physiques affectent l'évaporation, comme la température de l'air, la température de l'eau, le débit d'air à la surface de l'eau et le déficit de pression de vapeur (hygrométrique).
Le déficit hygrométrique est une mesure de la « sécheresse » de l'air, ou de la quantité de vapeur d'eau nécessaire pour saturer l'air. Des déficits hygrométriques élevés ont tendance à se produire avec une faible humidité relative. Il en résulte un plus grand potentiel d'évaporation car il y a plus de pression de vapeur qui s'élève des surfaces humides que celle descendant de l'atmosphère. A l'inverse, un faible déficit de pression de vapeur se produit avec une humidité relative élevée. Il en résulte une diminution du potentiel d'évaporation car la quantité de pression de vapeur descendant de l'atmosphère est presque égale à la pression de vapeur provenant des surfaces humides.