本书围绕陆面过程的数据同化方法框架，从数据源、模型参数化、同化理论和同化方法的应用四个方面，系统地阐述了水分和能量循环的定量描述手段。第1～3章介绍目前先进的监测手段和可用于数据同化系统中的数据源， 包括我国风云卫星和美国NASA卫星的系列数据。第4、5章讲述青藏高原陆面过程模拟存在的问题与改进，并论述水文模型参数化和参数估计的新方法。第6～10章介绍数据同化的相关理论和方法， 并重点探讨了数据同化系统中模型误差和观测误差的估计方法以及多尺度卡尔曼平滑框架。第11～14章讲述数据同化的应用，综述了颇具影响力的北美陆面数据同化系统，并给出了同化方法应用于土壤湿度、作物模拟和水文模型参数估计等研究领域的实例。

本书面向遥感、大气、水文、生态、环境及全球变化等领域和农业估产方向的研究人员、研究生和高年级本科生。一定的数学基础和建模方面的知识背景将会有助于对本书的理解。