湄公河是集内河、界河、国际河流为一体的东南亚第一长河，其流域水安全已经上升到国家安全的战略地位，成为人们关注的热点。以气温升高为显著特征的气候变暖伴有显著的区域性气候要素如气温、降水的变化，直接导致水资源在时空上的重新分配，改变了流域水文循环过程，进而影响到生态环境以及社会经济的发展。湄公河上游中国境内称为澜沧江流域，地处纵向岭谷区域，属于典型的山区流域。受多种季风气候及局地高山气候影响，气候变化下该区域气温和降水时空变化特征明显。因此，以湄公河上游作为研究区，揭示其气候变化下气温和降水的时空变化特征，对下游平原区乃至整个流域水资源安全具有深远的影响。　　本文使用湄公河上游11个站点近50年(1960到2009年)月气温、降水数据，结合水文及地貌资料，对湄公河上游气候变化下的气温和降水时空变异特征进行了长时间序列分析。基于S模态的经验正交函数分析(S-modeEOF)、反距离加权插值法、线性回归分析、加权滑动平均法及MannKendall趋势检验方法，提出了一种综合的时空分解分析方法(ISTDAM)，对湄公河上游气温和降水时空变异模态进行了识别；并应用旋转经验正交函数分析(REOF)，针对气温和降水的空间变化特征进行了空间分异分析。所谓空间分异，即各子区域变化特征自相似度高，而子区域之间分异明显。研究结果表明：　　1)湄公河上游年及季节平均气温前两个特征向量累计方差贡献约为80％，反映了该区域内最显著的2种气温变化空间模态：全流域一致型和东西反向型。第一特征向量场空间分布均为正值，表明湄公河上游气温偏冷(暖)具有很好的空间一致性；第二特征向量空间分布在流域中下游区域呈东西正负值反向分布，表明该次区域东部与西部气温变化的相反性。第一空间型的时间系数表明1960到2009年为气温由冷期到暖期的过渡期。年及季节气温显著升高，尤以1990s更为显著。此外，冬季升温最快而夏季最为缓慢。第二空间型的时间系数表明流域西部升温趋势略高于东部，且该特征在与季风气候近似垂直的区域更为明显。　　2)基于湄公河上游气温空间变化特征，采用REOF可将流域划分为3个典型的气温变化特征区域：西南区域、东北区域和北部高山区。各子区中，气温变化特征基本一致；各子区间，气温变化特征显著不同。　　3)湄公河上游年及季节平均降水最显著的2种降水变化空间模态：全流域一致型和南北反向型。第一特征向量场空间分布均为正值，表明降水在流域范围内具有一致偏干(湿)的变化特征。受季风及地形影响，第一空间分布型的敏感区主要分布在流域中部偏东区域。第二特征向量场呈南北正负值相反空间分布，表明降水变化在南北次区域内具有相反的偏干(湿)的变化特征。第二空间分布型的敏感区主要分布在流域北部和南部区域，且北部高山区对降水变化更为敏感。第一空间型的时间系数表明年降水在1960到2009年间略有增加，但在2000s之后显著减少，且通过了95％的显著性检验；而春季降水在近50年显著增加。第二空间型的时间系数表明年降水在北部区域呈增加趋势而南部区域呈减少趋势。此外，北部高山区冬季降水显著增加，且通过了99％的显著性检验。　　4)基于湄公河上游年降水空间变化特征，采用REOF可将流域划分为5个典型的气温变化特征区域：北部高山区、东北边缘区、东南边缘区、中部区域以及南端区域。干季降水空间分布可分为北部高山区、中部中山宽谷区以及西南季风区三个区域。　　本文应用ISTDAM和REOF方法对湄公河上游近50年气温和降水数据进行多时空尺度分析，并揭示气候变化下该山区流域关键气候要素包括气温和降水的时空变化特征，为进一步研究气候变化下流域水资源响应奠定基础，同时为优化调整气候变化下国际河流水环境管理事务提供决策支持，对流域的水资源可持续性管理具有深远的意义。