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中国西北干旱区内陆河流域具有雨-雪-冰三元产流的典型特征，河川径流主要形成于山区降雨和积雪冰川融水产流，而雪冰融水产流对河川径流贡献往往比较大，对于调节河川径流过程、保持径流水资源量的稳定性具有重要意义。雪冰融水产流对气候变化的影响亦十分敏感。深入认识山区雪冰水资源的总量、形成过程、影响因素以及未来变化趋势，对流域水资源管理和利用十分重要。本论文以新疆玛纳斯河产流区为研究区域，以雨雪冰产流过程模型为手段，在研究流域降水和温度随海拔变化规律研究的基础上，模拟研究玛纳斯河产流区雨雪冰产流过程特征并预估未来气候变化的影响，主要取得如下认识:
1)对TRMM3B43月降水数据进行校正，分析降水随高程变化和季节变化规律。在沿高程分布上，流域存在第二大降水带，年降水量达到600mm左右。在季节分布上，降水主要集中于夏季，占全年降水的一半以上。不同月份的降水量随高程的变率差异较大，6、7、8月降水量基本上随高程递增，其他月份存在降水随高程递增递减交替现象。对气温随高程变化的分析表明:月平均气温与高程相关性良好，不同月份气温随高程变率差异大，夏季约为-7℃/km,春季和秋季的情况比较相似，在-2℃/km到-7℃/km之间。冬季流域浅山区域存在气温随高程升高现象，温度高程变率达4℃/km左右。
2)根据雨雪冰三元产流模型的模拟结果分析玛纳斯河流域雪冰径流特征以及冰川的变化。①积雪融雪特征:流域年平均融雪量约为126mm，融雪从3月开始，6月初形成融雪高峰，到10月初基本停止;流域积雪水当量在4月份达到最大，平均约97mm，8月底最小;夏季流域冰川区有大量降雪（平均191mm），是冰川的主要补给期;从模拟期的年际变化来看，流域降雪量、融雪量有减少趋势，但是积雪量有轻微增加趋势。②融冰过程特征:冰川融水主要集中于6-8月，融冰从5月下旬才开始迅速增加，8月份为冰川最大消融时期，消融量达21mm;模拟期内冰川年消融量最大4.93×108m3，最小1.42×108m3，呈逐年增加趋势(0.01×108m3/yr)。③冰川消退变化:根据模拟结果，到1999年流域冰川总面积减少为原来的81.4％，减少的面积主要是海拔4000以下区域;面积大的冰川消退较少，面积小的冰川消退比例较大;小面积的冰川数量增多，说明流域冰川趋于更加破碎;④径流过程特征:冬季(12、1、2月)径流仅占全年的5％，主要由地下水贡献;夏季三个月径流约占全年的67％，主要由高海拔山区的雪、冰融水以及中山带的降雨贡献;春季气温回升，径流补给主要以中低山区融雪为主;秋季径流约占全年径流量的17％，主要靠瞬时融雪、降雨、地下水回归综合补给，没有突出的补给来源;流域径流量逐年增加趋势显著，增率约为0.09×108m3/yr;⑤冰川融水贡献:流域冰川年均消融量2.73×108m3，占年均径流量的22.56％。
3)根据5种气候模式数据，分中等(RCP45)、高等(RCP85)排放情景，模拟分析气候变化对玛纳斯河流域雪冰产流过程的影响。①降水和气温变化趋势:从年内变化看，未来夏季降水增加较多;气温在各季节都升高了1.5℃以上;到本世纪后半期，流域年降水将比历史时期增加8％以上;气温显著持续升高，到世纪末期RCP45和RCP85情景下的多模式平均气温分别比历史时期高出3.5℃和5.5℃以上;②融雪融冰变化趋势:从年内分布看，融雪、融冰期有提前趋势;融雪和融冰量的未来逐年变化都呈现出世纪中期大量增加，后期又降低的特征;③冰川面积退缩及变化趋势:RCP45和RCP85情景下，多种模式模拟2100年剩余冰川面积的平均值分别为168km2和67.2km2，仅相当于1964年的25％和10％。④径流变化趋势:受雪、冰消融变化的影响，径流有春季增加、夏季减少的趋势;从逐年变化看，径流量同样在本世纪中期达到高峰（年均16.88×108m3）而后期降低（年均14.15×108m3左右）;⑤融冰对径流量的贡献率的变化趋势:本世纪中期融冰量对径流贡献率在RCP45、RCP85情景下分别为23％和25％，但到世纪末分别下降到18％和21％。总体而言，未来气候变化情景下，流域冰川将大量消减，但流域径流量在本世纪末还能够维持在比历史时期略高的水平。