气候变化对水循环和水资源的影响已是当今各国政府和专家学者十分关注的全球性问题。但在研究中二者之间存在尺度不匹配问题，降尺度方法就是解决这一问题的有效途径，统计降尺度方法具有灵活性和广泛适用性等优点，目前该方法的研究逐渐成为大气科学和水文科学相连接的纽带，得到了很多气象和水文学者的关注。本论文在研究降雨和气温时空变化特征的基础上，选用多元回归和SDSM统计降尺度两种方法，模拟预测气候变化下长江上游5个子流域金沙江、岷沱江、嘉陵江、乌江和长江上游干流区间未来3个阶段（20102039年、20402069年、20702099年）的降雨和气温变化情况。最后，采用两参数月水量平衡模型分析流域未来径流的变化趋势。论文的主要工作和研究成果如下：（1）分析长江上游流域面平均降雨和面平均气温变化特征，采用Hurst系数计算、Mann Kendall秩次、累计距平法分析了变化的复杂性、趋势性、阶段性等特征。结果表明金沙江流域的降雨有增加趋势，乌江基本持平，其它区间均为减少趋势；5个流域多年气温均为不同程度的上升趋势。（2）对NCEP₁9612000年降雨和气温数据进行季节变化、趋势变化分析。长江上游流域的降雨只有春季呈递增趋势，其他季节和全年的降雨均不同程度的减少；气温方面，四季和全年均呈变暖趋势，冬季升温最为明显。（3）分别采用多元回归和SDSM统计降尺度方法对长江上游的降雨和气温进行模拟，模拟结果较好，气温的模拟结果要好于降雨的模拟结果。金沙江流域未来降雨增幅最大，其次是乌江和岷沱江流域。5个子流域的气温均为不同程度的上升。将两参数月水量平衡模型应用于长江上游流域，其中岷沱江、嘉陵江和乌江三个流域模拟精度较高。应用该模型分析流域未来径流变化情况，结果表明：嘉陵江流域减小幅度最大，这与径流趋势分析结果一致。（4）比较未来径流变化和气候变化，虽然在未来20702099年时段内降雨平均增幅在10%左右，但相应的径流增幅远小于降雨增幅，甚至径流量还有所减少，寻其原因，主要是气温升高引起蒸发增加。对未来径流量的估算会存在一定的不确定性，但其变化仍可反应未来流域水资源的可能变化趋势。