在全球气候变化的背景下，伴随着人口急剧增加以及社会经济的快速发展，人们对水资源的需求不断增加，而在中亚内陆区水资源更为短缺，为了缓解水资源的供需矛盾，社会各界对水资源的关注也在不断加强。因此，本文以中亚塔拉斯河流域为例，以降水、气温及径流为研究对象，以Mann-Kendall检验和相关性检验为分析方法，分析和研究了中亚塔拉斯河流域1945年以来（1945-2010年）的降水和气温的时空变化特征及变化趋势、1927年以来的塔拉斯河流域的径流时空变化特征及变化趋势、以及塔拉斯河流域水文过程对气候变化的响应。研究结果对中亚塔拉斯河流域的生态和社会经济的可持续发展具有重要的理论与实践意义。本文主要研究结果如下:　　(1)构建了塔拉斯河流域1945年以来的气温、降水长时间序列，探明了过去65年气温、降水变化趋势。整个流域气温在全年呈不断升高趋势，且冬季气温升高最为显著（平均温度上升了1.8℃）;然而，不同于气温的是该流域全年降水变化不是非常显著，降水只是在冬季出现了突发性增加，在夏季降水出现显著的下降趋势;塔拉斯河流域上游降水呈增加趋势，其他区域呈减少趋势。　　(2)分析了1927年以来塔拉斯河流域径流变化特征，由于不同区域河流补给方式的差异而导致径流变化的区域差异性。以冰雪补给为主的阿拉套山北坡河流径流呈显著增加趋势，而以降水补给为主的阿拉套山南坡河流径流虽然也呈增加趋势，但增加趋势不明显。　　(3)研究了塔拉斯河流域的气候变化与水文过程关系，塔拉斯河流域径流对气候变化响应非常敏感，以冰川融水补给为主的阿拉套山北坡径流随气温升高而增加，而以降水补给为主的南坡河流径流随降水量的增加表现为增加趋势。　　总之，塔拉斯河流域的水文过程对气候变化是非常敏感的;而这一敏感性在将来会表现的更加显著。