大气中温室气体浓度增加所造成的全球性气候变化已经被不断增多的观测资料所证实。目前，气候变化已经成为国际社会公认的最主要的全球性环境问题之一，科学评价气候变化对水资源的影响是实现未来水资源可持续开发利用的基础工作。塔里木盆地近50a气候变化与全球同步上升，高山冰川加速融化。深入研究整个盆地对气候变暖的响应对水资源的可持续利用具有重要的意义。本文通过对水资源变化、气温上升、降水增多诸因素进行综合分析，讨论在全球气候变暖的背景下，塔里木盆地气候和水文系统的变化特征，分析未来水资源对气候变化的响应过程，寻找盆地水资源可持续利用对策。本文取得的主要研究成果和结论如下：　　 (1)根据盆地内31个水文站点的水文资料，利用模糊迭代法对盆地进行了水资源分区，这有利于全面认识盆地内的主要河流的面貌。文中选取径流深、冰川覆盖率、6-9月径流贡献率和变差系数四项指标作为分区的依据，计算结果显示，盆地内主要水文站点分为四类比较符合实际，结合地理位置和计算结果将盆地分成七个不同的区，本文重点研究其中的四个主要产水区。　　 (2)根据盆地内25个站点近46年来的气象资料分析了盆地气候变化的特征，结果显示塔里木盆地气候存在着变暖的趋势，降水也有增加的趋势，90年代以后增温、增湿都较显著。塔里木盆地气候变化存在明显的区域性，各测站气候倾向率变化幅度不同。引起升温和降水增加的关键特征要素分析结果显示，最低气温上升是盆地平均气温上升的主要原因，强降水量增加是盆地内年降水量上升的主要原因。　　 (3)从年内分配和年际变化两个尺度分析了气候变化对径流的影响。年内分配变化分析结果显示，1区径流和降水不均匀系数曲线之间呈现出一定的相关性，而2、3、4区径流不均匀系数年际变化明显较降水平稳，且2、3、4区径流集中期与气温集中期的变化较为一致，说明1区径流年内分配过程主要受降水影响，2、3、4区径流年内分配过程主要受气温影响。年际变化分析结果显示：1、2、3区径流都有增加的趋势，但仅2、3区通过了显著性检验。突变点分析表明，1区、4区径流序列基本没有发生突变；2区径流序列突变发生的年份介于降水和气温序列之间，靠近于气温序列；3区流序列突变发生的年份位于降水和气温序列之后，且与之有3～4年之差。　　 (4)从频域和时域两方面对水文气象因子之间的相关性进行分析。频域相关性分析表明：对于1区，降水～径流序列之间的相关性好于气温～径流序列之间的相关性，两条曲线变化趋势较为一致，且基本上都为正值；对于2区，在14年以下尺度上，降水与径流之间呈正相关关系，而气温变化虽然对径流变化呈正向作用，但在不同的尺度下，相关程度差距很大：对于3区，在5年和21年尺度上，气候变化对径流的影响大；对于4区，降水与径流之间的关系基本上为负相关，而气温与径流之间的关系基本上为正相关。时域相关性分析表明：1区径流受当年降水影响最大，其次为当年气温；2区径流受当年降水影响最大，其次为当年气温：3区径流受当年气温影响最大，其次为上一年气温：4区径流受上两年降水影响大，其次受到当年降水不显著的负向影响，受气温影响不显著，气候变化对径流的影响复杂。　　 (5)利用重心模型分析了塔里木盆地降水、气温和径流的空间变化特征，发现降水、气温及径流重心轨迹在空间上的移动具有周期性；冬、夏及全年塔里木盆地径流重心移动轨迹发生转折的年份与降水和气温对应的较好，而方向上的变化存在差别。应用三维数据的时间小波变换方法，分析了各要素在特征尺度下特征值的时空变化特征及相互间的关系，发现塔里木盆地降水量年际变化的特征时间尺度分别为5年和8年，气温为8年和24年。在5年特征尺度下，降水和径流的能量重心在方向上的变化复杂；在8年特征尺度下，径流的能量重心方向变化与降水的变化更密切一些：在24年特征尺度下，径流和气温的能量重心在方向上的变化相反。　　 (6)建立了径流深与降水、气温的非线性回归模型，定义了变异度指标，分析了各区径流对气候变化的敏感性程度随着时间的变化。结果表明：1区径流对降水变化的敏感性最强，其次为2区，最后为3区；对于气温的变化，3区径流的敏感性最强，其次为1区，最后为2区。就径流对降水变化的敏感性而言，1区径流对降水变化的敏感性随时间变化表现的最不平稳，而3区敏感性序列最平稳；就径流对气温变化的敏感性而言，3区径流对气温变化的敏感性随时间变化表现的最不平稳，而2区敏感性序列最平稳。　　 (7)根据塔里木盆地水循环的特点，从系统的观点出发定义了塔里木盆地水资源可持续利用的定量化概念，建立了水文循环的系统动力学模型。从模型可以看出，径流量主要由降水量、冰雪贮水量决定，而降水量又由内、外循环系数及系统贮水量决定。仿真模拟结果显示：在温度升高的背景下，系统贮水量减少，水资源系统恶化；水资源系统对内、外循环转化率变化非常敏感。因塔里木盆地降水转化率与全国相比很低，具有改善的潜力，考虑盆地独特地形条件及气候系统特征，从概念上分析了人工影响塔里木盆地水文循环的可能及途径。