GSFLOW 模型是由美国地质调查局开发的用于模拟地表水与地下水相互作用的模型，该模型考虑了气象条件、地表径流、地下径流以及地表水与地下水之间的相互作用的关系，耦合了降雨径流模拟系统PRMS和三维有限差分模型MODFLOW-2005，空适用于不空间尺度和时间尺度的模拟，以评价土地利用变化、气候变化以及地下水开采对地表水文过程和地下水文过程的影响。

高分辨率陆地数据同化系统（HRLDAS）是在天气研究和预测（WRF）模型中存在的陆面模型的离线驱动。HRLDAS使用了观察和分析的测量方法（降水、太阳和长波辐射，以及表面风、湿度、温度）的组合来驱动陆地表面模型来模拟地表状态的演化（例如，土壤湿度和温度，雪等）。该系统已经开发出来，可以在WRF域或多个站点位置上运行。

分布式水文模型，水和能源预测，GEOtop可以应用于非常复杂的地形，并且集成了除水量平衡以外的所有表面能量平衡条件，对于饱和与不饱和潜流采用了3维理查德方程，实现了精确输入辐射参数，以获得表面温度。

IHACRES 模型是一个以单位线原理为基础的集总式概念性降雨-径流模型。其由两个基本模块串联而成：在非线性模块中，降雨转化为有效降雨；线性模块中，有效降雨进一步转化为径流。该模型适用于一系列空间和时间尺度上。

UNSODA V2.0是美国岩土室于1999年完成的一个非饱和土壤水力性质的数据库。它汇集了从砂土到粘土共11种不同质地土壤的水分特征曲线、水力传导率和土壤水扩散度、颗粒大小分布、容重和有机质含量等土壤物理性质的数据。

ROSETTA 模型用于估算代理土壤数据的不饱和水力特性，如土壤质地数据和堆积密度等。这种类型的模型被称为pedotransfer函数（ptf），因为它们将基本的土壤数据转换为液压属性。“Rosetta”可以用来估计以下属性： 1） van Genuchten的保水参数 2）饱和导水率 3）van Genuchten (1980)和Mualem 的非饱和导水率参数

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。

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。

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。

ARPS模型是由美国俄克拉荷马大学的风暴分析及预报中心研发的一个非静力平衡的区域预报系统，ARPS模式采用广义地形坐标系统，Arakawa-C交错水平网格和二阶蛙跳时间积分方案，含有云微物理过程，次网格尺度湍流等物理过程。ARPS模式适用于时空尺度很小的中小尺度和风暴尺度的天气系统，如龙卷，超级单体风暴等，主要针对风暴尺度的非精力高分辨率区域预报系统，包括实时资料的变分同化，前向预报以及后期处理模块。