黑河上游位于青藏高原东北部的祁连高寒山区,海拔高,气温低,气候寒冷湿润,多年冻土和季节性冻土非常发育。20世纪以来,由于气候变暖,黑河上游多年冻土发生了显著退化,影响了流域的产流和汇流等水文过程,因此有必要进行多年冻土退化及其水文响应研究,以便为当地水资源管理提供一定的理论依据。本文采用了研究区内及周边12个气象站点0 cm的地温数据,利用Arc GIS的模块化功能,运用冻结数模型模拟了黑河上游多年冻土分布情况。统计1980-2016年黑河上游多年冻土面积、下界海拔和多年冻土覆盖率的时空变化规律。采用Stephen公式计算研究区活动层厚度,通过线性回归分析了祁连、野牛沟降水、蒸发、干旱指数以及祁连、扎马什克与莺落峡水文站1980-2013年退水指数的变化规律。采用改进加里宁法计算出研究区流域的基流量,利用累积距平、Mann-Kendall检验法、滑动T检验分析三个流域代表水文站实测径流数据变化的突变性。由于不同流域径流对多年冻土退化的响应不同,本文先不假设多年冻土退化增加或减少径流量,而是先通过Budyko模型来量化流域气候变化和景观变化对径流变化量的影响,得出黑河上游多年冻土退化对径流变化的贡献量后,再进一步详细探讨多年冻土退化的流量响应。结果表明,1980-2016年,黑河上游多年冻土退化显著,多年冻土面积年均下降速度约为81km~2/a,下界高程平均抬升速度为12m/a,活动层厚度上升速率为0.61cm/a。在此背景下,祁连、扎马什克和莺落峡三个代表水文站的年均径流量均呈增加趋势,平均每年增加24.4m~3/s、56.3m~3/s、132.6m~3/s。进行突变检验后发现三个水文站分别在1980、2007、2007发生显著性突变。在八宝河流域与野牛沟河流域,气候变化对径流变化量的贡献量分别为84.96%和34.73%,冻土退化为20.73%和28.67%。通过降水、负积温与径流的相关性分析发现,黑河上游夏、秋两季的降水是同期径流的主要补给来源,冻土退化一定程度上增加了地下水排泄,减缓了冬季退水过程,使径流年内分配更趋均匀。