在气候演变和人类活动加剧的共同影响下,河川径流时序的时间和空间分布已发生了明显的变化。科学认知径流的变化特征及其影响因素,能够更好地合理开发利用水资源,同时为区域发展提供理论指导。本文以1956-2000年汾河上游4个水文站的径流数据为基础资料,结合流域内降水、年平均气温等气象要素,利用线性回归、累积距平法、五点三次滑动曲线、Mann-Kendall趋势分析法、有序聚类法和经验模态分解等方法分析了径流和气候要素的变化特征。采用双累积曲线、交叉小波变换、小波相干和统计等方法,探讨了人类活动对径流变化的贡献率,分析了汾河上游径流丰枯变化对太阳黑子活动和厄尔尼诺现象的响应,并初步研究了归一化植被指数对径流变化的影响,得到如下研究成果。(1)在年内,汾河上游4个水文站的径流分布极不均匀。全年中8月径流量最大,1月径流量最小。径流的四季分配中,夏季和秋季所占比例最大,春季和冬季次之。各水文站径流的年内分配过程呈双峰型。(2)汾河水库站、寨上站及兰村站径流经历了两个丰枯阶段:1956-1970年、1971-2000年。上静游站径流序列经历了丰-枯-丰-枯四个阶段。上静游站径流于1967年发生突变;汾河水库站和兰村站径流的突变点在1969年;寨上站径流发生突变较汾河水库站和兰村站稍晚,突变年份在1970年。汾河上游各水文站径流序列均存在准2-4年、准10年的周期变化,且45年中,各站径流呈减少趋势。(3)在1956-2000年中,汾河上游的平均降水量为490.50mm。45年的降水序列表现为减少趋势且变化不显著。降水序列于1967年发生突变并具有准2-3年、准10年的周期。汾河上游45年的多年年平均气温为9.77℃。气温序列呈上升趋势且变化显著。年平均气温于1993年发生突变。年平均气温序列呈现准2-4年、准8年和准16年的周期规律。1956-2000年中,汾河上游的年蒸发量多年平均值为1735.29mm。汾河上游蒸发量减少且趋势明显。年蒸发量于1974年发生突变,存在准2-4年、准14年的波动周期。(4)通过相关分析、通径分析和集对分析结论表明,汾河上游4个水文站径流变化主要受降水变化影响,且两者呈显著的正相关关系。年平均气温对径流变化影响较弱,两者呈负相关关系。除此之外,还有其它影响因素驱动汾河上游各站径流演变。在突变年份前后,降水是上静游站、汾河水库站径流变化的主要原因。在突变前,降水主要影响寨上站和兰村站径流变化。突变后,人类活动是寨上站、兰村站径流变化的主要原因,降水次之。(5)汾河上游4个水文站的径流序列与太阳黑子序列对比曲线呈相似性,在太阳黑子峰值年,径流偏枯;在太阳黑子谷值年,径流偏丰。汾河上游各水文站径流序列的丰枯变化对于太阳黑子活动有较好的响应关系。通过交叉小波分析,汾河上游4个水文站径流序列和太阳黑子相对数存在显著的共振周期,约为8-11年,且径流序列变化提前于太阳黑子活动的变化。(6)汾河上游4个水文站径流序列与多变量enso指数(multivariateENSO Index,MEI)的交叉小波图呈现相似性,两序列表现出1-4年的共振周期,ENSO变化提前于径流变化,且呈负相关变化。从小波相干谱分析,两者亦表现出3-4年的共振周期且呈负相关关系。厄尔尼诺开始年径流量减少,结束年径流量增加。拉尼娜开始年径流量增加,结束年径流量减少。(7)汾河上游径流序列与归一化植被指数呈现显著的正相关关系。归一化植被指数对径流变化有一定程度的影响。