全球温室气体过量排放,导致20世纪中后期全球温度增加,温室效应爆发,进而影响全球范围内降水量的变化,对陆地气候水文循环系统产生了影响。气候变化已经成为国际科学界关注的焦点,它不仅影响了水文循环过程,更是在潜移默化中改变人类和其他生物的生存环境。区域气候变化的研究,可以为特定区域内气候变化应对策略,区域气象灾害预防预警以及水资源合理化调控利用提供重要信息依据,对区域工业生产,居民生活及经济发展有重要价值。本文以浙江省重要淡水来源钱塘江流域为研究对象,搜集了1960-2006年期间流域内的气象数据以及兰江流域1970-1989年的径流量数据,重点分析了钱塘江流域历史平均以及极端温度、降水的变化情况,着重研究了不同时间尺度气候变化情况和气候空间分布特征,通过建立统计降尺度模型,分析不同大气环流模式(GCMs)和不同温室气体排放量情景下流域21世纪气候变化情况,并耦合水文模型,对钱塘江典型水文模拟区兰江流域在气候变化假设条件下的水文径流响应进行预测。主要研究内容及结论可概括为以下几点：(1)通过非参数趋势性分析法、突变点检验以及周期性分析法,以钱塘江流域1960-2006年期间的历史气象数据为基础,从流域整体变化以及不同站点的空间变化特征两个方面展开研究,分析了研究区历史平均以及极端气候变化情况。平均气候分析结果表明,钱塘江流域近十几年的增温趋势明显,尤其是平均最低温度,且突变检验结果表明平均最低温度在1996年附近发生突变。季节性温度分析结果显示,冬季平均增温趋势最大。极端气候分析的结果显示,极端低温的增暖趋势显著而极端高温变化趋势不显著。极端温度空间分布型在不同指标间和季节间的差异性显著。流域极端温度在1990年前后发生明显突变,要早于平均气候发生突变的时间点。(2)与温度变化结果相比,除夏季降水量呈现显著上升趋势,大部分降水指标的变化趋势不显著,但不同降水指标的分析结果存在一定的变化规律性。不同分类降水量分析结果显示,站点的小雨(TP1)和中雨(TP2)以下降趋势为主,而大雨(TP3)和暴雨(TP4)呈现上升趋势,且呈现一定的空间变化规律。以95百分位降水量和降水天数(TP95/PD95)为代表的极端降水分析结果显示,1985年前,流域极端降水事件表现为波动上升,1985年后变化趋势相反,两个子时期差异性显著。连续干旱/降水指标分析结果也表明,流域近十几年的降水量相对充沛。夏季为代表的季节性降水量分析发现1992年之后,流域夏季降水量相对充沛。经验正交函数分析法(EOF分析法)选取的研究区前三个夏季降水量主成分累积贡献率大于80%,第一模态对应的时间主成分和夏季降水量年际变化有很好的对应关系,证明经验正交函数分析法可以很好地捕获夏季降水的变化特征。(3)选取SWAT和HIMS模型模拟典型研究区兰江流域水文循环过程。利用SWAT模型自带敏感性分析模块和SWAT-CUP两种方法,筛选出10个SWAT模型径流模拟过程敏感参数,参与SWAT模型径流率定过程,HIMS模型则是直接率定径流过程。两个模型模拟结果显示,两个模型在日尺度和月尺度下模拟的兰江流域径流量和实际观测值很接近,模拟效果较好,但不同站点的模拟效果略有差异,总体以衢州站点的径流量模拟效果最佳,金华站点的径流量模拟效果相对差一些。两个模型对比分析结果显示,HIMS模型在日尺度下的径流量模拟效果优于SWAT模型,而SWAT模型月尺度下的径流量模拟效果则要优于HIMS模型结果。(4)采用主成分分析结合多元线性回归法(EOF-MLR),建立钱塘江流域气象要素和大尺度气象预报因子间的统计函数关系。将选取的NCEP再分析资料的大尺度预报因子经主成分分析法分解后得到前10个主成分,通过多元线性回归法结合历史观测温度和降水数据建立统计降尺度模型。模型参数计算结果显示,经统计降尺度得到的模拟值和观测值非常接近,温度的模拟精度比降水的模拟要好。对比经统计降尺度后的大尺度环流模式HadCM3、GFDL和ECHAM5结果和这些模式直接模拟的输出结果发现,经统计降尺度后的GCMs结果能更好的模拟流域实际温度和降水的变化情况,同时证明了经NCEP资料建立的研究区统计降尺度模型同样适用于GCMs输出的结果。(5)将建立的统计降尺度模型应用于选取的三个GCMs模式的高排放情景(A2)和中等排放情景(A1B)下的输出结果,预测21世纪钱塘江流域温度和降水的变化情况,并选取2030-2059和2070-2099两个时段作为21世纪中期和末期的代表时段,和1961-1990年基准期进行比较,分析21世纪研究区气候变化情况。结果显示,流域21世纪仍以增温趋势为主,且21世纪末期的增温明显要高于中期的增温幅度。不同GCMs模式和不同排放情景下的模拟结果对比显示,HadCM3模拟的温度是三个GCMs中最高的；21世纪中期,A1B模拟的温度要略高于A2模拟的结果,而到了21世纪末期,则相反。四季温度模拟结果对比分析显示,相同温度指标在21世纪两个代表时期增温排序一致。夏季和冬季的典型月份模拟结果显示,不同月份以及不同温度指标的空间分布规律差异性大,但同一月份在21世纪两个时段的增温变化空间分布特征非常相似。21世纪降水量预测结果显示,枯水期的降水量和基准期相比略有下降,而丰水期的降水量则有所增加,但不同排放情景和不同模式在21世纪两个时期的变化不一致。不同排放情景下的季节性降水预测结果显示,21世纪末期季节性降水量变化要高于21世纪中期,尤其是夏季和春季,预测在21世纪末期会有明显的增加。21世纪降水量变化空间分布特征显示,枯水期典型月份1月在21世纪不同时期和不同排放情景下的模拟结果和基准期相比差值的空间分布规律非常相似,而丰水期典型月份6月的降水量由于受到多种因素的影响,在不同时期和不同排放情景下的空间分布特征差异性很大。(6)以1970-1989年观测数据为对照,将综合的假定气候变化情景应用于1970-1989年期间,得到气候变化条件下1970-1989年兰江流域径流量数据,并在不同时间尺度下和对照观测值进行对比分析。结果显示,气候变化下SWAT模拟的流域年径流量要高于HIMS模型,且只有金华站点的HIMS模型模拟的平均年径流低于对照,其他的模拟结果都要高于对照。兰江流域年径流量在不同的综合假定气候情景下的模拟结果变化有差异性。同一水文模型下,30系列情景下的年径流模拟结果在两个排放情景下差异不大,而70系列下的年径流模拟结果显示A2模拟的年径流增量量要高于A1B下的模拟结果。同样,月径流的模拟结果中SWAT模型模拟的月径流量要高于HIMS的结果,但两者的年内变化特征基本一致。两个模型的月径流模拟结果显示,70系列下的月径流量模拟值要高于30系列下的结果,但不同排放量情景下的模拟结果差异不大。此外,最显著的特点就是枯水期和丰水期模拟的径流量变化不一致。丰水期的径流模拟结果和对照相比都是增加的,而枯水期的部分结果则是减少的,说明气候变化影响枯/丰水期的径流变化过程存在差异。