联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2007年第四次评估报告（AR4）与2013年第五次评估报告（AR5）表明,气候变化对全球和区域水资源安全已造成严重威胁。气候变化会导致水循环格局发生显著改变,降水、蒸散发等水文要素重分配将进一步造成流域干旱时空格局的变化。鄱阳湖流域位于亚热带季风气候区,降水的显著季相差异使得该流域对气候变化较为敏感。近60年来鄱阳湖流域气候趋暖,日益严峻的干旱加剧了流域内的水环境、水生态问题:湖泊水体萎缩、水质恶化及湿地退化等。以鄱阳湖流域这一长江经济带重要的生态经济区为研究区,综合分析未来气候变化情景下其干旱状况的时空变化趋势,对于评估未来气候变化的区域影响、旱灾防治及水资源合理利用等具有重要的科学意义与现实应用价值。本论文基于水文模型及未来气候模式,对流域气候水文过程进行模拟,结合干旱指数及流域尺度的未来气候情景,开展了未来气候变化对流域干旱时空分布的影响研究。论文取得的成果主要体现在以下几方面:（1）鄱阳湖流域气候水文过程模拟流域气候水文过程模拟是准确评估气候变化对流域干旱影响的基础。针对流域气候水文过程模拟中下游无水文站量测的未控区的气候水文过程模拟难点,利用流域水文模型SWAT及湖泊水动力模型Delft3D,发展了一种流域水文模型与湖泊水动力模型的耦合方法,解决了未控区由于缺乏实测水文资料而导致的水文预报与验证难题,构建了流域水文湖泊水动力系统,流域水文模型与湖泊水动力模型实现了时空上的无缝耦合,更加准确地模拟了鄱阳湖流域气候水文过程。利用该方法评估了鄱阳湖流域未控区径流量,多年平均径流量达16.4 billion m~3/a,约占流域总径流量的11.4%。未控区径流量的准确模拟,使得湖泊水平衡估算的闭合误差降低了13.48billion m~3/a,优化了流域气候水文过程模拟结果。准确的未控区径流模拟结果,能为水量平衡分析及流域水资源优化配置填补监测与模拟上的空白。研究中所构建的方法体系可被广泛应用于其他存在未控区的湖泊、河流及海洋流域。（2）基于水文模型的干旱指数构建及流域干旱时空特征分析相对气象干旱、水文干旱而言,农业干旱比较复杂,难以准确界定。针对传统农业干旱指数设计中未综合环境水分亏缺与植被水分需求两种因素的问题,基于SWAT水文模型的水文要素,提出了一种综合考虑环境水分亏缺与植被水分需求程度的干旱加强指数SMVD。利用该指数对鄱阳湖流域农业干旱进行了科学评估,在此基础上获得了该流域农业干旱时空分布特征。从时序变化特征来看,农业干旱主要集中于秋季,这与流域降水、蒸散发年内分布特征有关:鄱阳湖流域降水1-6月迅速增加、7-9月迅速减小,而蒸散发年内分布呈现几乎对称的拱形。与湿润年相比,干旱年降水明显偏低、蒸散发几乎保持不变,是干旱年农业干旱较严重的主要原因。从农业干旱的空间分布格局来看,SMVD指数波动性与森林覆盖率高度相关（R=0.77,p<0.005）;森林覆盖率高的区域,SMVD指数波动较小,干旱年份SMVD指数相对较小,湿润年份SMVD指数相对较大。（3）基于全球气候模式时空分布式降尺度的区域未来气候情景构建针对全球气候模式空间分辨率较粗、难以直接应用于流域水文模型的问题,提出了一种时空分布式降尺度方法（STDDM）,构建了鄱阳湖流域区域尺度的未来气候情景。相对传统的降尺度方法,STDDM考虑了空间和时间分布的异质性,将区域尺度气候变量生成空间上连续的数据集而非传统的独立离散点。应用该降尺度方法获得了鄱阳湖流域未来气候情景,获得了流域未来降水时空变化特征。在RCP8.5情景下,降水的时空分布异质性显著增强。从时间分布来看,鄱阳湖流域湿润期降水量明显增加(变化率为7.3 mm·month-1/10a,p<0.05),干旱期降水量显著减少(变化率为0.92 mm·month-1/10a,p<0.05);极端降水频率增多（变化率为0.49day/10a,p<0.05）,强度加强(年最大降水量的变化率为7.2mm·day-1/10a,p<0.05)。降水在湿润期及干旱期的恶化演变趋势,及极端降水的频率增多、强度加强,表明未来降水在时间分布上更趋不均（月尺度与日尺度时间异质性的变化率分别为0.01/10a、0.016/10a）。从空间分布来看,流域相对湿润区主要集中于东北、西北部流域,相对干旱区主要集中于鄱阳湖盆地与吉泰盆地;未来相对湿润区在湿润期更趋湿润,而相对干旱区在干旱期则更趋干旱,表明降水的空间异质性增加（时空异质性变化率为0.008/10a）。降水与温度变化的相关性分析表明,降水的时空变化与气候变暖显著相关。温度升高可以显著解释降水变化（p<0.05和R≥0.56）。流域未来降水时空分布趋于更加不均匀,这将导致未来洪涝与干旱的风险增加。研究中提出的时空分布式降尺度结果可与水文和水动力模型相结合,为干旱分析提供适宜空间尺度的未来气候情景;而降水变化与温度升高之间的高相关性则有助于对鄱阳湖流域降水变化驱动过程的认识。（4）基于多模式集合的未来气候变化对流域干旱的影响鉴于全球气候模式多模式集合可以集成多个单一模式的优势,模拟效果优于单一模式,本研究利用遗传算法对CMIP5 29个气候模式构建了模式集合（Ens Model）,以降低气候模式对流域未来气候模拟精度的不确定性。针对多模式集合与水文模型气象输入的时间尺度不一致问题,本研究提出基于高时间分辨率模式校正的多模式集合时间降尺度方法,有效规避了传统方法（随机天气发生器）中存在的缺陷——‘断崖’式变化及“趋势模糊”问题。利用多模式集合的时间降尺度结果,构建了未来气候情景下的流域气候水文过程模型。基于基期1971-2000年（Ens Model历史情景）和未来期2071-2100年（Ens Model RCP8.5情景）的数据,获得了流域未来气象要素、水文要素及干旱的时空变化特征。降雨在湿季表现为增加趋势,在干季表现为减少趋势,整体表现出增加趋势（1971-2100年变化率为6.9mm/10a）;温度及太阳辐射则在全年均表现为增加趋势（2014-2100年变化率分别为0.58K/10a、0.18mm/10a）。蒸散发整体呈现增加趋势（1971-2100年变化率为10.7mm/10a）,并且增加幅度明显大于降水;土壤水整体呈现减少趋势（1971-2100年变化率为-0.33mm/10a）;产水量则在极端湿润期表现为增加趋势,在极端干旱期表现出减少趋势,整体表现出减少趋势（1971-2100年变化率为-3.7mm/10a）。流域气象干旱整体呈现湿化趋势（1971-2100年气象干旱指数SPI变化率为0.12/10a）,湿季与干季表现出不同的变化趋势——湿季湿化,干季干化;农业干旱整体呈现干化趋势（1971-2100年农业干旱指数SDI变化率为-0.43/10a）,湿季与干季均表现出干化趋势;水文干旱整体表现出干化趋势（1971-2100年水文干旱指数SRI变化率为-0.064/10a）,湿季与干季表现出不同的变化趋势——湿季湿化,干季干化。气象干旱与水文干旱的变化将增加流域洪涝与干旱的风险,并加重流域用水危机;而农业干旱的变化趋势增加农业减产的风险。研究结果对流域水资源合理调配有重要的指导意义。