基于1986—2010年夏季新疆天山托木尔峰南北2个探空站(阿克苏和伊宁)的探空资料与1986—2006年14个水文监测站的径流量,运用气候倾向率和相关分析法分析了该时段内夏季托木尔峰南北不同时次(北京时间20时和8时)大气0℃层高度的变化特征,并探究了该地区径流量对大气0℃层高度变化的响应情况。研究表明:1986—2010年托木尔峰南北的夏季大气0℃层高度都呈上升趋势,但是存在着空间与时段上的差异。托木尔峰南部的升温比北部的升温更为明显,南部阿克苏和北部伊宁大气0℃层高度的线性倾向率分别为1.99m/a(p>0.1)和1.56m/a(p>0.1);阿克苏和伊宁20时的升幅分别为0.52m/a和0.37m/a,低于8时的升幅(3.46m/a和2.76m/a),即温度较低的时段大气升温更为明显。1986—2006年大气0℃层高度与径流量的相关分析表明,托木尔峰周边水文站径流量与大气0℃层高度普遍表现为正相关,且冰川融水补给比重越高的地区往往表现出更高的相关系数,破城子、协合拉和西大桥水文站在8时的相关系数分别达到0.79,0.76,0.66(p<0.01)。通过对0.5°×0.5°分辨率的地面气温格点资料与不同探空站大气0℃层高度的分析表明:0℃层高度与地面温度的相关性在高海拔山区表现得更好,夏季大气0℃层高度的变化可以通过高海拔地区冰冻圈(冰川、积雪与冻土)冻融过程对区域径流产生重要影响。