塔里木河流域是典型的干旱内陆河流域,水资源主要来源于上游山区,在平原绿洲以蒸发消耗为主,并对下游径流产生较大影响。近30年来,塔里木河流域水文过程受气候变化和人类活动(主要表现为农业灌溉的扩张)的影响显著。基于近30年的气象数据和近20年的土地利用数据,对塔里木河流域降水、气温和土地利用变化情况进行统计分析;针对塔里木河流域构建陆面过程模型CLM4-Tarim,开展不同的情景试验以分析气候变化和土地利用变化对流域蒸发和灌溉量的影响;进一步综合分析环境变化对塔里木河流域水文过程变化的影响。主要结果如下:(1)实测资料表明,1979年~2012年流域年降水量呈波动上升,山区降水增加量最大,绿洲和荒漠区降水增加不明显;流域年平均气温呈上升趋势,绿洲和荒漠年平均气温上升最明显,山区上升不明显。1990年~2010年间,塔里木河流域耕地面积持续增加,增加了约7200km2;1995年~2005年间增加速度最快,十年间增加约6000km2;叶尔羌河、阿克苏河、塔河干流区耕地增长速度及增加量最明显,和田河、开都-孔雀河、渭干河耕地增长也很明显。(2)陆面过程模型的模拟结果表明,从1990年到2010年,塔里木河流域平均年蒸发持续增加,以5年为期划分为4个时段,各时段蒸发分别增加3.2mm、22.9mm、14.2mm、10.9mm,其中耕地面积变化的贡献率分别为+1.9%、+15.7%、+21.1%、+159.8%,气候变化的贡献率分别为+98.1%、+84.3%、+78.9%、-59.8%,流域蒸散发变化是人类活动和气候变化共同作用的结果,但在不同时段两者的作用大小不一样,总的来看以耕地扩张为代表的人类活动对蒸散发增加的贡献率在逐渐增大。(3)近半个世纪以来,气候的暖湿化使塔里木河流域源流区径流增加,可用水资源量增多,但耕地面积迅速增长带来的灌溉引水量、灌溉地蒸散发量持续增加,使得水资源消耗量大幅增加,尤其在塔里木河源流区和干流上游,对塔里木河干流径流产生较大影响。2000~2010年的对比分析显示,灌溉面积每增加1km2,年灌溉量增加79万m3,年蒸散发也随之显著增加;在塔里木河三源流区,由灌溉面积扩张带来耗水增加明显,且耗水的增加超过了三源流区径流的增加,下泄到塔里木河干流的水量并未增加。