气候变化不但可以通过改变水循环组分对水资源的有效性带来重大影响，而且可以通过增加气候灾害、降低水质以及减少生物多样性等对人类与自然环境的质量和安全构成潜在威胁，从而影响到社会经济的稳定与可持续发展，进行气候变化及其水文水资源响应研究具有重要价值和意义。本文以我国最大的内陆河流域—塔里木河流域为研究区域，以气候变化为基础，以水循环过程为主线，通过采用多种数理统计方法，分析和探讨了过去50a中塔里木河流域气温、降水的变化特征以及径流、蒸发、冰川、积雪等水资源分量对区域气候变化的响应，旨在通过建立二者之间的内在联系揭示区域气候变化对水文水资源系统带来的可能影响。研究结果如下：　　 1.流域近50a气候变化特征分析表明：塔里木河流域气温与降水均在20世纪80年代中期发生了跳跃式的突变，自20世纪80年代中期开始，气温、降水增长显著，但气温升高主要是在冬、秋两季，降水增多主要是在夏季。山区与平原区相比，山区增温显著，而平原区增湿显著；源流区与干流区相比，源流区增温又增湿，而干流区主要增温，其中源流四个分区中，阿克苏河增温增湿最显著，其次是叶尔羌河，再次是开都—孔雀河，和田河仅气温升高显著，降水增多不明显。干流区从上游到下游，气温升幅逐渐增大，但降水增幅却逐渐减少，至下游若羌一带，降水甚至减少，可见塔里木河下游干旱少雨的气候状况并未得到明显改善。不同区域对气候变化的响应程度与表现形式有所不同，但相互间存在着某种内在联系。气温、降水变化的EOF分析表明，塔里木河流域气候变化具有全区一致性、南北反位相、东(中)西反位相等分布型，一些区的气温、降水增加(减少)对应着另一些区的气温、降水减少(增加)，但以全区一致性为主导。经分析，流域年均气温、年降水与ENSO间不存在显著的相关关系，但El Nino对某些季节的气温和降水存在一定影响。El Nino发展年，流域气温偏高、降水偏多；El Nino发展次年和La Nina年，仅气温有偏低变化，降水无显著变化。　　 2.流域近50a地表径流过程响应分析表明：随气候变化，塔里木河四源流来水过程发生变化，阿克苏河与开都—孔雀河来水增多，叶尔羌河来水增多不明显，和田河来水则有轻微减少。经检验，阿克苏河径流单调增长趋势显著，但无突变现象发生，其Hurst指数表明未来径流有进一步增加的可能；叶尔羌河径流单调增长趋势不显著，无突变现象发生，Hurst指数表明未来径流有减少的可能性；和田河径流减少趋势不显著，无突变现象，Hurst指数表明未来径流有发生转变(增加)的可能性；开都一孔雀河径流增长趋势不显著，但上世纪80年代中后期有一突变现象发生，Hurst指数表明未来径流将继续增多。塔里木河上游三源流径流表现为稳定的17a变化周期。周期叠加趋势模型模拟及未来(2004—2010年)预测结果表明：2004、2005和2009年三年为相对丰水年。2006—2008年来水呈减少趋势，但仍分别高于历年平均的4.1％、7.3％和1％。2010年来水将大幅度减少，低于历年平均的8.0％。总体而言，2004—2005年源流来水属偏丰期，2006—2010年属偏枯期。径流、气温、降水的累积距平反映出，阿克苏河和开都—孔雀河的径流分别先后滞后于气温和降水于90年代明显变化，叶尔羌河和和田河径流则先于气温但滞后于降水发生显著变化。未来趋势预测显示，源流来水总量将随气温升高增多，随降水增多而减少。当未来降水增加20％，温度增加1℃，1.5℃和2℃时，径流分别增加8.7％，14.5％和18.2％，蒸发分别增加180.9％、352.6％和554.69％。随源流来水增多，洪水灾害加重，河流湖泊水位上涨。流域年径流量与ENSO间不存在任何明显的相关关系，但不同季节的径流量是否与其有关还需进一步的研究。　　 3.流域冰雪水文变化响应分析表明：近40年塔里木河流域冰川消融加速，主要表现为负物质平衡，其消融量与温度正相关，与降水负相关。此间，以冰川融水为主要补给方式的河流其径流量将在一段时期内先增多后减少。冰川退缩一面引发更多各类雪冰洪水，一面导致雪线上升、冻土消失变薄、森林上移并加重土壤侵蚀。积雪覆盖面积及雪深是反映流域气候变化的灵敏指示器，随气温升高，流域积雪覆盖面积却呈总体缓慢增加态势，其中以中海拔高度带(2500～5000m)对气候变化最为敏感。与80年代相比，90年代降雪与融雪速度都得到加快。相关分析显示，积雪覆盖面积与冷季降水正相关，与冷季气温没有明显的相关关系。类似地，流域最大积雪深也呈缓慢增加态势，与冬季气温负相关，与冬季降水量正相关。流域20世纪90年代以来的源流来水增多主要与气温升高(引发的冰川融水增多)、降水增加有关。