本文利用区域海洋模式ROMS(Regional Ocean Modelling System)及其自带的四维变分同化模块，建立了渤黄东海三维风暴潮数值模式。四维变分同化能够保持水动力过程的协调稳定，通过积分切线性模式和伴随模式，并且运用梯度下降算法，使模拟结果在同化窗口内最大程度的靠近观测。采用随水深变化的底摩擦系数，对潮汐进行了数值模拟，分析了四个主要分潮（M2，S2，K1，O1）的同潮时图。结果显示该模式具备较好的潮汐模拟能力，无论无潮点的位置还是等振幅、等迟角线都和前人的模拟结果非常接近。同时，大部分海洋站点的潮汐模拟结果和观测吻合较好。选定两次温带风暴潮作为研究对象，通过将海洋站观测水位同化到模式中，很大程度上改进了风暴潮的模拟结果。设计了5组孪生敏感性试验对影响同化模拟结果的要素进行研究，结果表明，风应力对风暴潮的模拟质量起着决定性的作用，初始场只在短时间内影响模拟结果，风速越大，影响时间越短。因此，将风应力和初始场同时作为控制变量可以到的最优的模拟结果。同化模拟不仅能够提高参与同化海洋站的风暴潮模拟精度，还能改善其周围的模拟结果。在同化模拟的过程中，迭代次数是一个非常重要的参数，它决定了目标函数—模式结果和观测之间距离的下降程度。迭代次数越多，风暴潮的模拟结果就会与观测吻合越好，但同时，也要付出更加高昂的计算代价。同化模拟一段时间之后，能够得到一个与观测吻合较好的最优预报初始场和最优的风应力拖曳系数，分别用最优的拖曳系数和常数拖曳系数（0.0026）对风暴潮进行数值预报。结果表明，最优预报初始场对预报结果的改进存在不确定性。减水个例的改进效果不明显，前期预报结果产生了较大误差，可能是因为模式对减水过程的物理描述还不完善，在大风条件下，误差显著的表现出来；增水个例的改进效果可以从预报起始时刻一直持续到观测增水的峰值附近，表明最优初始场可以提高临近预报的准确度。同化模拟反演的最优拖曳系数能否进一步改善预报结果，取决于两个方面的因素。一方面是同化窗口和预报窗口风速的误差变化情况，如果风速误差在同化前后差异很大，最优拖曳系数适用性一定会变差；另一方面是不同风速条件下拖曳系数的变化幅度，即在不同风速条件下，如果实际拖曳系数变化幅度很大，最优拖曳系数的适用性同样会受到挑战。