La modélisation hydrologique représente le mouvement de l'eau à travers l'atmosphère, la surface terrestre et le sous-sol pour estimer le ruissellement, l'infiltration, l'évapotranspiration et le débit des cours d'eau. Les modèles vont des formules empiriques de débit de pluie aux simulations distribuées à base physique qui suivent les bilans énergétiques et de masse. Les données d'entrée comprennent les séries chronologiques climatiques, les sols, la couverture terrestre, le relief et les contrôles humains tels que les réservoirs et l'irrigation. L'étalonnage aligne les résultats du modèle sur les débits observés. L'analyse de sensibilité et d'incertitude révèle quelles données d'entrée influencent les résultats et quel niveau de confiance nous pouvons avoir dans les projections. Le paramétrage de l'évapotranspiration et les processus neigeux sont souvent à l'origine d'erreurs dans les bassins montagneux. Préciser les méthodes utilisées, de Penman-Monteith au bilan énergétique de la fonte des neiges, clarifie les hypothèses. Le couplage avec des modules d'eaux souterraines améliore le réalisme des bas débits dans les régions pauvres en eau. Les approches d'ensemble qui exécutent de nombreux ensembles de paramètres et de scénarios climatiques quantifient l'incertitude de manière plus honnête qu'une seule simulation ajustée. Le calcul intensif permet de simuler de grands bassins à une résolution utile sans sacrifier le temps d'exécution.