青藏高原包含了世界上大部分的中低纬度山地冰川和冻土。近几十年来,青藏高原的气候发生了明显变化,导致了该地区冰川快速融化和冻土不断退化,改变了青藏高原的区域水循环与水文条件,进而使青藏高原地区的自然生态系统发生变化。青藏高原已经成为气候变化研究的热点地区。本文针对冰川冻土退化后产生的生态水文效应展开相关的研究,为青藏高原的水资源持续利用和生态环境保护提供重要科学理论和决策依据。本文在野外调查和理论分析的基础上,在青藏高原的三个典型区(冻土典型区、冰川典型区和冻土退化带)上,针对冰川融化和冻土退化引起的水文和生态效应两个核心问题,利用多种手段和数据,开展冰冻圈生态水文学的相关研究。采用积温统计模型计算冻土典型区——黄河源的活动层和融化夹层的厚度分布,根据径流与降雨的逆时针回环关系的变化,定性明确了冻土退化对径流的改变作用,定量评估活动层和融化夹层对径流量的控制作用。在分析冬季径流、退水系数、活动层、融化夹层厚度和降雨的变化规律的基础上,采用连续的交叉小波变换分别计算出源区冬季径流与退水系数、活动层、融化夹层厚度和降雨的相似度,分析了冬季径流与四者在不同周期上的相位相关关系。利用分布式水文模型定量计算出冰川典型区——雅鲁藏布江流域的径流组成及各组分的多年变化趋势,并采用区域水均衡方法,结合遥感产品,定量评估冰川变化对区域水文循环的贡献。采用冻结数模型计算了青藏高原多年的冻土分布,将青藏高原划分为多年冻土带、退化带和季节冻土带,利用GIMMS NDVI3g、降雨、气温和最大融化深度数据,结合多种统计和因子识别方法,定量计算出降水、气温和最大融化深度对三个冻土带上NDVI变化的贡献率。研究结果发现,黄河源流域冻土活动层和融化夹层厚度的变化与径流有很强的相关关系,活动层和融化层厚度每增加1 m,冬季径流分别约增加150 m3/s和400 m3/s;雅鲁藏布江流域的降雨、冰川、基流(地下水)和积雪对径流的贡献分别为52.4%、30.8%、9.3%和7.8%;雅鲁藏布江的陆地水储量每年下降约11.59mm,而流域内的实际蒸散发量每年增加14.49 mm,冰川退化的贡献量为14.69±12.82 mm,其他各因素变化不显著,表明雅鲁藏布江流域陆地水储量的大幅下降的外部控制因素是蒸发增加,内部因素是冰川融化;不同冻土带上降水、气温和最大融化深度对NDVI变化的贡献存在较大的差异性,冻土退化带上各因子对NDVI变化的贡献更为显著和复杂,退化过程中冻土对植被的贡献逐渐减弱。通过研究冻土冰川变化的生态水文效应,深化了对冰冻圈变化机理及影响的科学认识水平,丰富了冰冻圈科学的内容,为寒旱区经济社会可持续发展提供关键科学依据。