直接替代法(又稱直接插值法)是最簡單的數據同化方法，認為所有觀測值都準確，將觀測值直接替代對應點的模型預報量(模報值)，觀測點外的狀態變數通過插值得到。該方法簡單易行，但沒有考慮觀測數據自身的誤差以及與模型狀態變最之間的聯繫，會導致連續模擬過程出現跳躍，使觀測點外的模型變數只有靠模式內部自我調整，收斂效果不理想。
序貫同化(sequential)指動態模型僅著眼於求解單個觀測數據前一時刻的最優分析值,不斷地用新的觀測數據更新模型的預報場，從而形成下一時刻模型預報的初始場(背景信息),並從更新的狀態重新開始新的預報，如此按順序向前推進，直到套用了所有觀測值。序貫同化僅僅考慮了過去到分析時間點的觀測值，且每個觀測值僅僅使用一次。變分同化(variational)指動態模型在全同化時段,利用所有可用的觀測值從全局調整模刑解。所有的觀測值影響狀態調整的整個過程。它以最優控制理論為基礎，以分析值與觀測值以及背景場之間偏差為目標函式，通過對其最小化尋求整個同化時段的最優解。
