选取黑河上游祁连、肃南、托勒和野牛沟4气象站(1959—2009年)和莺落峡及札马什克两水文站(1978—2007年)数据,应用Mann-Kendall非参数趋势检验法对月、季和年3种不同时间尺度的黑河上游气温、降水及径流进行变化趋势显著性检验,并在此基础上分析了气候变化背景下气温和降水对出山径流的影响。结果表明:年尺度上,黑河上游水文气象变量均呈上升趋势。其中,祁连和托勒年平均气温显著上升;季节尺度上,黑河上游气温、降水和出山径流均呈上升趋势。秋冬季气温比春夏季气温上升更明显,降水增加主要表现在夏季。月尺度上,除肃南10月份气温呈下降趋势外,其余均表现为上升趋势。降水在1、5—10和12月表现为增加趋势,在2—4和11月呈减少趋势。莺落峡水文站径流全年呈增加趋势,而札马什克水文站在4—11月径流呈增加趋势,其余月份表现为减少趋势。黑河上游秋冬季温度升高和夏季降水增加对增加出山径流量具有重要作用。