數據同化是一種最初來源於數值天氣預報，為數值天氣預報提供初始場的數據處理技術，現在已廣泛套用於大氣海洋領域。其基於最優控制理論（比如：三維變分同化，四維變分同化）和點估計理論（最優插值，卡爾曼濾波，集合卡爾曼濾波）而發展起來的方法。資料同化的主要任務是將各種不同來源，不同誤差信息，不同時空解析度的觀測資料融合進入數值動力模式，依據嚴格的數學理論，在模式解與實際觀測之間找到一個最優解，這個最優解可以繼續為動力模式提供初始場，以此不斷循環下去，使得模式的結果不斷地向觀測值靠攏。目前比較流行的同化方法是四維變分同化（4D-Var）和集合卡爾曼濾波（EnKF）。
