本发明涉及一种多变量频域同化方法及系统，步骤包括：1)确定研究区域、同化窗口长度、校正向量及同化向量，准备陆面过程模型及其驱动数据、观测算子及其参数数据、同化向量的观测产品；2)生成陆面过程模型的校正向量集合；3)利用校正向量集合向前积分陆面过程模型和观测算子得到同化窗口内各积分时刻校正向量的预报集合和同化向量的预报集合；4)利用校正向量的预报集合和同化向量的预报集合借助同化向量的观测产品在频率域实现校正向量的同化；5)基于同化过的校正向量，按照步骤2‑4执行后续时刻的同化。本发明为克服顺序同化和连续同化方法囿于时间域的局限性，利用多个地表状态变量观测产品与陆面过程模型使频率域同化为可能。