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自然条件下的水文气象要素系统具有稳定性,但是受到人类活动、气候变化的影响近年来处于明显的非平稳状态。传统理论与模型中对于水文气象要素的研究均以平稳性为假设前提,已经无法适应当下气候变化和人类活动影响下的水文气象非平稳变化的预测需求。但水文气象要素的非平稳研究依赖于长时间序列数据,而大量流域尤其重要的水源涵养山区缺乏水文气象的长期观测数据,难以开展水文气象要素的非平稳性研究。因此研究水文气象要素非平稳性的空间分异规律,建立区域自然特征的水文气象要素的非平稳性预测模型,将有助于开展大范围水文气象要素非平稳性的快速预测,克服基础水文气象观测缺失的不足,提高水资源、农业、气象等相关部门的管理效率。岷江上游流域地处青藏高原边缘的高山峡谷区,生境脆弱,对气候变化极为敏感。该流域作为成都平原的重要水源涵养区,其水文气象要素的非平稳性直接影响成都平原乃至长江上游流域水资源供给和防洪抗旱。本研究以岷江上游流域为研究区域,以该流域1961-2017年的7类气象要素(降水、最高温、平均温、最低温、日照时数、相对湿度和风速)以及2类水文要素(潜在蒸散发和实际蒸散发)为研究对象,计算了9类水文气象要素年际变化的非平稳度和复杂度,分析了各要素的年际变化趋势,探究了每种要素的非平稳度与影响因子的相关性,并在此基础上建立了水文气象要素非平稳度的预测模型。主要研究结论如下:(1)岷江上游流域水文气象要素的非平稳度和复杂度具有明显的空间异质性。其中降水、最低温、日照时数、相对湿度、潜在蒸散发的非平稳性在流域内的大部分区域较高,最高温、平均温的非平稳性在整个流域属于中等偏低,风速、实际蒸散发的非平稳性在流域内有较明显的南北差异,表现为南高北低。(2)岷江上游流域水文气象要素的年际变化趋势具有明显的空间异质性。其中最高温、平均温、最低温和潜在蒸散发的变化趋势在整个流域内呈显著性增大,降水和风速的变化趋势只在流域内南方的小部分区域呈显著性减小,日照时数、相对湿度和实际蒸散发的变化趋势随着流域内不同的地理条件有着不同的显著性变化。(3)岷江上游流域水文气象要素的非平稳度有不同的显著性相关的影响因子。本研究筛选了植被、土壤和地形三类共8种影响因子:归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)、土壤湿度(SH)、高程(EL)、坡度(SLOPE)、剖面曲率(PC)、坡向(ASPECT)、地形湿度指数(TWI)。其中降水和潜在蒸散发的影响因子为EL、LAI、SLOPE、PC、TWI、SH;最高温的影响因子为EL、LAI、NDVI、SLOPE、TWI、SH;平均温、日照时数和风速的影响因子为EL、LAI、NDVI、SLOPE、PC、TWI、SH;最低温和相对湿度的影响因子为EL、LAI、NDVI、TWI、SH;实际蒸散发的影响因子为EL、LAI、NDVI、SLOPE、ASPECT、PC、TWI、SH。(4)基于岷江上游流域水文气象要素非平稳度不同的影响因子建立的预测模型中,人工神经网络建立的模型预测精度整体均高于多元线性回归分析建立的模型预测精度。多元性回归分析建立的水文气象要素非平稳度预测模型中,降水R~2为0.313,最高温R~2为0.358,平均温R~2为0.259,最低温R~2为0.290,日照时数R~2为0.422,相对湿度R~2为0.116,风速R~2为0.377,潜在蒸散发最高R~2为0.280,实际蒸散发最高R~2为0.493。人工神经网络建立的水文气象要素非平稳度预测模型中,降水R~2为0.617,最高温R~2为0.663,平均温R~2为0.652,最低温R~2为0.676,日照时数R~2为0.655,相对湿度R~2为0.565,风速R~2为0.674,潜在蒸散发最高R~2为0.580,实际蒸散发最高R~2为0.721。上述研究对气候变化下岷江上游以及长江上游的水资源管理具有重要的科学支撑,也对其他区域的水文气象要素非平稳性研究具有重要的借鉴意义。