土壤-作物模拟模型已成为向农业生产管理决策提供科学依据的一个有效工具，APSIM模型是澳大利亚科学家研制的，用于模拟农业系统各生物过程。特别是气候风险下系统各组分生态和经济输出的机理模型。APSIM已在温带大陆性气候、温带海洋性气候、亚热带干旱气候和地中海气候带下的粘土、胀缩土、变形土、粉粒砂壤、粉粒壤土和粉粒粘壤土等土壤上进行了验证和应用，可以用于小麦等20余种作物的模拟。APSIM模型在作物结构和轮作序列调整、作物产量、质量预测和控制及不同种植方式下水土流失调控等方面具有良好的描述能力。
TopoFlow是一种功能强大的、空间分布的水文模型，具有用户友好的点击界面。它的主要目的是在一个模拟流域内的许多不同的物理过程，目标是准确地预测各种水文变量将如何在气候作用力的反应中进化。
AGNPS模型是由美国农业部农业局联合明尼苏达州污染控制局和自然资源保护局共同研发的用于模拟小流域土壤侵蚀、养分流失和预测评价农业非点源污染状况的计算机模型，不仅能预报流域的非点源污染负荷，而且还可以用来进行风险和投资/效益分析。模型主要由3部分组成：径流模拟，非点源污染的基础；泥沙模拟，主要反映迁移机理；最后是污染物模拟。
LPJmL模型是由LPJ开发的，这是一种动态的全球植被模型（DGVM），它被设计用来模拟全球陆地碳循环和气候变化下的碳和植被模式的反应。随着碳和水循环紧密地联系在一起，它很快被扩展到模拟陆地水循环。 对自然和农业生态系统，模型LPJmL旨在模拟植被的组成和分布，以及碳和水的储存及land-atmosphere交换流。结合植物的生理关系、普遍的经验建立功能和植物特征参数，模拟了光合作用、植物生长、养护和再生损失、火灾扰动、土壤水分、径流、蒸散、灌溉和植被结构等过程。
SWAT由美国Texas农业与工程大学学院站分校的水资源研究所开发，是在SWRRB模型(Williams et al., 1985; Arnold et al., 1990)的基础上，发展起来的一个长时段流域分布式模型。SWAT是一个物理基础的模型，可以进行连续时间序列的模拟。SWAT模拟的流域水文过程分为水循环的陆面部分（即产流和坡面汇流部分）和水循环的水面部分（即河道汇流部分）。前者控制着每个子流域内主河道的水、沙、营养物质和化学物质等的输入量；后者决定水、沙等物质从河网向流域出口的输移运动。整个水分循环系统遵循水量平衡规律。 SWAT模型涉及到降水、径流、土壤水、地下水、蒸散以及河道汇流等。 模型现已历经SWRRB、SWAT94.2、SWAT96.2、SWAT98.1、SWAT99.2、SWAT2000、SWAT2003、SWAT2005和SWAT2009等版本的发展，在ARCGIS、ARCVIEW、MapWindow等平台上运行。
耦合汇流和蓄满（峰值）分布式水文模型是一种混合建模策略，这是最近由Oklahoma大学（http://hydro.ou.edu）和美国宇航局SERVIR项目小组开发。CREST模拟用户定义的规则单元格上的水和能量通量和储存的时空变化，因此可以应用在全球和区域尺度上。CREST模拟的可扩展性是通过次网格尺度代表土壤水分的存储容量（使用一个变量渗透曲线）和径流生成过程（使用线性水库）。CREST模型最初是提供网上相对粗分辨率的全球洪水预测，但它也在小规模，如单个盆地适用。CREST模型可以受潜在蒸散量和降水量格点等数据集的作用，如卫星降水估计，网格雨量计观测，遥感平台，如气象雷达，来自定量降水预报模型的数值天气预报模式。主要水通量的代表渗透量和路由等与地表特征空间变量（即，植被，土壤类型，地形）密切相关。径流生成组件和汇流方案的耦合，提供了现实之间：大气，地表和地下水的相互作用模拟。
多流向汇流算法模型
BIOME3模型是平衡态陆地生物圈模型，它尝试在一个全球框架下联合生物地理和生物地球化学模型模拟方法来模拟植被分布和生物地球化学特征，以及将植被分布耦合入生物地球化学中。
Evensen根据Epstein的随机动态预报理论提出的集合卡尔曼滤波（ensemble Kalman filter, EnKF），它克服了卡尔曼滤波要求线性化的模型算子和观测算子的缺点，对于非线性很强、不连续的动态模型也能得到很好的结果。该方案可以引入MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) LST (land surface temperature)产品数据，通过计算，可以得出MODIS LST产品的数据同化方法能够很大程度的改善地表温度的模拟精度，并也能够改善蒸散发量的模拟精度。
