冰川是冰冻圈的关键组分，对气候变化极为敏感，是气候变化的放大指示器。中国西部山地冰川是我国西北干旱和半干旱地区水资源的重要组成部分，正是由于冰川和积雪的存在，才使得我国深居内陆腹地的干旱区形成了许多人类赖以生存的绿洲，也使得我国干旱区有别于世界上其它地带性干旱区。这种冰川积雪一绿洲景观及其相关的水文和生态系统稳定和持续存在的核心是冰雪，没有冰雪就没有绿洲。自20世纪中期以来，受气候变暖影响，全球多数冰川萎缩并呈加剧趋势，冰川面积及其储量变化已经对干旱区水资源、高寒生态环境、海平面升降以及全球气候格局产生了重要的影响。在我国西北干旱区，随着冰川的加剧退缩和部分小冰川的消失，短期内带来了丰富的水资源，但随着冰川进一步萎缩，冰川水资源逐渐减少，势必会对我国西部气候、生态与环境安全及水资源可持续利用产生广泛而深刻的影响。探讨全球变暖背景下冰川水资源的变化规律已经成为当今冰冻圈科学及水科学领域的关键和热点科学问题之一，其核心科学问题就是冰川消融过程及其融水径流估算及变化预估方法研究。　　在冰川消融估算研究中，人们陆续建立了包括经验模型、能量平衡模型和概念性模型等各种数学模型来估算冰川表面消融量，并产生了很多相对成熟的理论。而在冰川汇流研究中，受冰川内部管道的分布状况及管道系统的多变性、冰内消融和再冻结过程、冰内湖突发、冰川表面和内部的水热耦合过程、冰川流动和跃动以及观测资料获取困难等因素的影响，冰川汇流模型目前仍处于探索阶段。我国冰川水文起步较早但进展相对缓慢，近年来取得了较多的具有影响力的成果，但和国外相比，理论和模型仍有较大提高空间。本论文在我国已有消融和径流估算方法的基础上，结合典型监测冰川观测资料，对现有冰川消融和径流估算模型进行了分析和改进，探索了在较少资料条件下冰川消融及其径流估算的方法。主要取得了以下几点认识:　　(1)利用典型冰川流域气温、降水和流量长期观测资料，深入探讨了气温、降水与冰川径流的关系，并在康尔泗等研究基础上，对多元回归法进行了扩展。结果表明:基于单一站点资料的多元回归法估算的日流量与实测值存在较大差异，而利用多个站点资料进行估算时，由于在一定程度上考虑了流域内不同区域的气温、降水等气象条件及产汇流过程的差异，因而其模型估算结果具有较高精度。　　(2)分别利用目前较少应用的观测项目（地温）和研究较多的因子（气温）与冰川流域径流进行回归和相关分析，发现在日尺度上地温比气温更具统计关系，其相关性表现为随土层深度增加先变大后变小的规律，即存在一个所谓的“最优深度”。对科其喀尔巴西冰川流域不同海拔高度上地温和流量分析得出:表碛区相关性最好的地温层深度要明显大于草地区，且“最优深度”随海拔上升而降低。　　(3)针对传统度日模型方法在我国冰雪消融估算应用的情况及模型本身原理的缺陷，通过引入周围山体遮蔽系数计算方法并建立了改进度日模型，对传统度日模型和改进度日模型在冰川消融和物质平衡方面的模拟能力进行了对比。两个试验流域的研究结果表明:高山流域的地形遮蔽效应呈现明显的日内、年内变化规律，在同等天气条件下，复杂流域不同区域接受日照的时间具有较大差异;传统度日模型与改进度日模型的估算结果与实测值均存在较好的一致性，但改进度日模型的结果更接近实测值。　　(4)针对冰川表面能量平衡总体特征及研究较少的现状，探讨了有资料和无资料冰川流域的太阳辐射估算方法，扩展了分布式消融能量平衡模型的应用范围。采用宽带辐射传输算法估算了我国1h、1km*1km的太阳直接辐射和总辐射，并利用27个站点的数据进行验证，结果表明:干旱和干旱地区的估算精度要普遍高于湿润和半湿润地区，在我国西北地区的估算精度能够满足相关过程研究的需要，该方法可以直接用于我国西北无太阳辐射观测地区。科其喀尔巴西冰川总辐射估算结果表明，在小流域/区域尺度上，应用地面气象资料估算太阳辐射的方法要明显好于宽带辐射传输算法。　　(5)采用分布式能量平衡消融模型对科其喀尔巴西冰川不同海拔高度的冰面消融进行了模拟，结果表明:计算总消融量值和实测值存在较好的一致性，模拟值基本反映了实际的消融值。距离自动气象站较近的花杆相对误差较小，而距离冰面自动气象站较近的花杆相对误差较大。考虑降雪作用后，海拔较高的观测点模拟误差明显的减小。　　(6)针对大多数中大型山地冰川汇流水系的复杂性，构建了一个动态变化的、包含5个子库的线性水库，并对科其喀尔巴西冰川的融水径流进行了模拟。校准和验证期日流量模拟与实测值均存在较好的一致性，模型结果评价系数NSE分别为0.83和0.75。各子水库产流统计结果表明:裸冰区和表碛区是主产流区，其次为粒雪区和其他区域。