Các dòng trao đổi giữa bề mặt đại d−ơng và khí quyển đ−ợc tham số hóa theo một trong hai sơ đồ tùy chọn là BATS và Zeng.
BATS là mô hình bề mặt đất đã đ−ợc cộng đồng các nhà nghiên cứu sử dụng trong nhiều năm. Nó bao gồm một lớp thực vật, ba lớp đất để tính hàm l−ợng n−ớc trong đất, và sử dụng ph−ơng pháp tác động−phục hồi để tính nhiệt độ lớp đất mặt và lớp đất d−ới bề mặt. Tại mỗi ô l−ới của mô hình đ−ợc gán một loại thực vật mà nó đ−ợc xác định bởi một số tham số nh− độ gồ ghề, cực đại và cực tiểu của chỉ số diện tích lá, chỉ số diện tích thân, albedo thực vật, và kháng trở khí khổng cực tiểu. Những giá trị tham số này đ−ợc cho bởi Dickinson et al.(1993) đối với 18 loại bề mặt đất.
Hiện nay đối với thực vật, nhiệt độ tán lá và nhiệt độ không khí trong tán lá đ−ợc tính chẩn đoán từ cân bằng năng l−ợng tán lá. Các dòng hiển nhiệt, hơi n−ớc và động l−ợng tại bề mặt đ−ợc tính khi sử dụng hệ số cản bề mặt chuẩn đ−ợc thành lập dựa trên lý thuyết t−ơng tự của lớp bề mặt. Bốc thoát hơi bề mặt có tính đến sự bốc hơi từ đất, phần bị −ớt của tán lá và sự thoát hơi từ phần khô (không bị −ớt) của tán. C−ờng độ bốc hơi và thoát hơi mặt đất phụ thuộc vào hàm l−ợng ẩm trong đất, hàm l−ợng ẩm này là một biến dự báo.
Việc tính toán thủy văn bao gồm các ph−ơng trình dự báo hàm l−ợng n−ớc lớp đất bề mặt, lớp đất rễ, và lớp đất d−ới sâu đ−ợc đặc tr−ng bởi các độ sâu t−ơng ứng 10cm, 1−2m và 3m. Những ph−ơng trình này có tính đến giáng thủy, tan tuyết, n−ớc nhỏ xuống từ tán lá, sự bốc thoát hơi, dòng chảy mặt, n−ớc thấm lọc phía d−ới lớp đất sâu (ở đây gọi là dòng nền), và sự di chuyển của n−ớc trong đất d−ới tác dụng của trọng tr−ờng và mao dẫn. C−ờng độ dòng chảy mặt tỷ lệ với c−ờng độ giáng thủy + c−ờng độ tan tuyết và mức độ bão hòa của n−ớc trong đất. Độ dày tuyết đ−ợc dự báo từ l−ợng tuyết rơi, tuyết tan và thăng hoa.
Sơ đồ Zeng tính các thông l−ợng hiển nhiệt (SH), ẩn nhiệt (LH), động l−ợng (τ) giữa mặt biển và khí quyển mực thấp theo các công thức sau đây:
u u u u x y a *2( 2+ 2)1/2/ =ρ τ (2.33) * *θ ρ C u SH =− a pa (2.34) * *q u L LH =−ρa e (2.35)
trong đó ux và vx là các thành phần gió trung bình, u* là tốc độ gió ma sát, θ* là tham số qui mô nhiệt độ, q* là tham số qui mô độ ẩm riêng, ρa là mật độ không khí, Cpa là nhiệt dung riêng của không khí, Le là ẩn nhiệt hóa hơi. Chi tiết hơn về cách tính các tham số này có thể tham khảo (Zeng et al. 1998).