近百年来,温室气体排放显著增多,全球平均温度普遍升高,气候变化及其对人类的影响已受到社会各界的普遍关注。水循环作为气候系统中的重要组成部分也受到气候变化的影响。近年来洪涝以及干旱灾害频繁的发生,造成严重的社会和经济损失。因此加大对未来气候变化下流域的水文响应研究,对于防灾减灾和流域水资源管理显得尤为重要。未来气候变化水文响应的研究主要是借助气候模式和水文模型的联合应用,过程中存在着许多不确定性来源。其中,未来气候要素是其重要输入,其准确性对气候变化水文响应的研究起着至关重要的作用。只有充分量化未来气候要素预测的不确定性,才能对流域水资源管理和规划做出稳健的决策。本研究以山美水库流域为研究区,选择了CMIP5下五种GCMs模式（GFDL-ESM2M、Had GEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、MIROC、Noer ESM1-M）,结合IPCC第五次报告中提出的四种RCP情景（RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5）,通过统计降尺度获取未来2020-2099年气象数据,并耦合HSPF水文模型模拟得到研究区未来径流量;在此基础上,利用IHA（Indicators of Hydrological Alteration）水文指示法,从年径流、月径流、年极端径流、高低流量发生次数及延时、流量增加率和减少率以及逆转次数等五方面,探究未来近期、中期和远期情景下研究区水文情势的变化,并量化不同GCMs模式和RCPs情景对于气温、降水及径流预估的不确定性。结果表明:（1）未来4-5月和9-11月的月降水呈增加趋势,其他月份则主要呈下降趋势。近期月降水波动幅度最大,远期则波动幅度最小;不同GCMs和RCPs情景下月降水的变化方向不尽相同。未来月最高温和月最低温均呈增加趋势,且越靠近远期增幅越显著。（2）未来年径流整体上表现为增加趋势,RCP2.6的年径流量的波动幅度最大,而RCP8.5则波动最小;各GCMs模式在不同时期表现出不一致的规律;远期年径流的不确定性高于近期和中期;发生旱涝灾害的概率较高,达48%～61%,且洪涝发生的概率要高于干旱。（3）未来1月和12月的月径流表现为下降趋势,3-6月以及9-10月整体上为增加趋势,其中4-5月径流量增加率在20%以上,而2月、7-8月以及11月的月径流变化的方向不一致。（4）年最小1天径流和年最小3天径流均表现为增加趋势,而年最小7天径流的变化趋势不一致。相对于年极端最小径流,年极端最大径流则表现出更大的不确定性;在RCPs情景下,年最大1天径流表现为下降趋势,年最大3天和年最大7天径流则主要为上升趋势;在GCMs模式下,年极端最大径流量的变化方向不一致,表现出更大的不确定性。（5）未来高、低流量发生的次数将降低,高、低流量持续时间将增加;相对低流量,高流量发生次数以及持续时间预测的不确定性更小。（6）未来径流量增加率、径流量减少率及径流逆转次数均表现为显著的下降趋势,且不同时间段之间的差别不显著。（7）不同GCMs或RCPs对气候变化下水文响应的影响不可忽略,尤其对于月径流和年极端径流的预估不仅表现出了量级的差异,而且特征变量的变化方向也不尽相同。同时,除了年极端极小径流量外,对于大多数特征变量而言,由GCMs引起的径流响应的不确定性整体上要高于RCPs。