气候变化及其对水文水资源的影响所造成的生态、环境与社会问题已经不容忽视。冰川、积雪不仅是气候变化的指示器,而且对于西北干旱区而言,高山融雪水是重要的生活、生产水源。因此,气候变化及其引起的水文水资源变化对维持经济发展、居民生活甚至社会稳定都有着重要的意义。基于气候变化对西北干旱区的重大影响,本研究以开都河流域上游地区为研究区,结合站点观测数据、区域气候模式等多种数据,分析降水、气温变化特征,实测数据分析结果表明:1958-2013年研究区气温总体呈上升趋势,夏秋两季上升显著;年内极端降水、春季平均及极端降水均有所减少,其他季节平均降水则有所增加。研究区1990-2013年内最高气温呈增加趋势,但出现时间有所推迟,而最低正温则有减少趋势,且出现时间提前;年内融雪时段(气温大于0℃)有所延长。根据区域气候模式分析研究区未来气候变化趋势,结果表明:与目前相比,研究区未来气温在RCP4.5以及RCP8.5两种排放情景下呈现出继续上升的特点;而不同季节的降水变化趋势则有所不同。利用MODIS积雪数据对研究去积雪变化过程分析,发现:研究区2001-2013年低海拔和高海拔地区积雪面积分布呈减少趋势,但中海拔地区则有上升趋势,该时段内研究区总体积雪面积增加。在分析研究区气候变化的基础上,本研究还构建并改进SRM模型,对研究区2001-2013以及未来两种排放模式下的年径流过程、径流成分进行了模拟计算,模拟结果表明,研究区多年融雪径流占总径流的35%,处于次要地位。但多年春季融雪径流占该季总径流的56.4%,居于主导地位,秋冬两季融雪径流也占到了46%~48%。研究区2001-2013年径流有微弱减少趋势但融雪径流变化则呈明显的增加趋势;在RCP4.5以及RCP8.5两种排放情境下的径流过程在夏季会有一定的减少,但春季径流明显增大。相比与RCP4.5,RCP8.5排放模式下径流过程变化更加趋于明显,变化幅度更大。总体来讲,未来两种排放模式对研究区年径流总量影响不大,但是却导致了明显的径流年内分布的变化。由于气候变化所导致的径流在年内的重新分配可能对研究区的社会经济、生态环境等方面产生重大影响。