黄河源区径流补给是黄河流域生态和农业用水的重要资源。然而,由于全球气候变化导致的降水变化在多大程度上会影响黄河的径流补给,目前缺乏系统的研究和定论。本论文在收集和整理黄河源区1958-2017年期间的气候、径流和植被数据的基础上,运用多元统计学方法和地理信息系统,分析了黄河源区近半个多世纪的气候、植被和径流量的变化特征及其相互关联,以期了解:(1)黄河源区的气候与径流补给在近半个世纪以来呈现出怎样的变化特征?(2)在研究的时间段内,径流补给与气候的变化是否具有同步性?(3)如果不同步,导致径流补给与气候变化规律分异的原因是什么?。通过研究发现,黄河源区1958-2017年年径流量急剧下降,年代际倾向率为-4.77亿m3/10年。存在1989年左右的突变点,其前后的年径流量表现出显著性差异。1958-1988年年径流量存在8年和4年左右的周期;1989-2017年为6年周期和约3年周期。年均降水量表现出与径流量相似的先下降后上升趋势,但未发生显著性变化。多年线性趋势微弱下降,变化倾向率-0.1mm/10年。降水量没有突变。年代际分析表明进入21世纪黄河源区降水量已完全恢复并超过多年平均水平,但径流量的回复明显滞后,较降水量晚了1个年代际。突变后期黄河源区降水与径流出现了不匹配现象。年平均温度持续上升,多年气候倾向率为0.38℃/10年。在2000年后的十几年气温升高尤为显著,比90年代增加了0.97℃。与温度的持续上升不同,流域年蒸散发呈现出先下降后上升的趋势。自1958-1989年,蒸散发呈波动下降趋势,多年气候倾向率为-18.37 mm/10a。而自1990年中期始,黄河源区的年蒸散发转变为持续增长的趋势,自90年代至2017年,黄河源区的平均年蒸散发增加了约77mm。年均温和年蒸散发的变化趋势均达到了显著水平,且分别在1997年和2002年左右出现了突变现象,晚于径流量的突变点1988年。在径流量突变的前后不同阶段,蒸散发的周期性特征从突变前期的8年周期转变为突变后的6年周期,且8年周期和6年周期的波峰和波谷分别与径流量和降水量的波峰和波谷刚好相反,这会放大降水量变化的水文效应。年代际尺度上,2000年后降水和径流呈现出的不匹配现象可以被温度和蒸散发的增加解释,温度和蒸散发展示出替代降水成为黄河源区产流过程主要影响因子的趋势。12个月标准化降水指数(SPI12)在1989年附近检测到了突变现象。突变前后不同等级的干旱事件无论是发生频率还是持续时间,突变前均小于突变后;洪涝事件则正好相反。1958-1988年偏旱(SPI12<0)和偏涝(SPI12>0)的时间近乎均等,而1989-2017年60%的时间黄河源区处于偏旱状态。在分析SPI12的周期性后,发现1958-1988年可以检测到48个月和96个月的周期;而1989-2017年序列中可以检测到72个月和2个24个月的周期。以上特征与径流量的变化特征一致。年际尺度上,温度与径流变化未表现出联系,而SPI12所代表的降水因子在产流过程中呈现出与径流量高度一致的变化特征。径流突变前后的蒸散发同样表现出了周期性变化,黄河源区的径流量周期变化表现出强烈的气候驱动特征。突变后期1989-2017年,黄河源区植被持续改善,源头-达日段和达日-玛曲段的NDVI上升趋势均达到了显著水平,在一定程度上对径流补给产生了影响。黄河源区各子流域中,源头-达日段降水量、温度和蒸散发均呈上升趋势,径流量整体上保持不变。达日-玛曲段降水量显著下降、温度和蒸散发显著上升,导致径流量发生最为显著的下降,且降水和径流至2017年也没有恢复。玛曲-唐乃亥段降水量增加、温度显著上升、蒸散发没有显著变化,径流量显著减少,2010年后缓慢回升。各子流域的SPI12指数变化趋势和突变点均与对应区域的径流量特征高度相似,无论是突变前还是突变后期,各子流域的周期性特征与黄河源区高度一致。以上结论表明,黄河源区径流补给的机制正在发生转变,降水因子影响力的持续下降可能是径流发生突变的原因,最终发展为突变后期降水和径流变化的不匹配;而温度和蒸散发的作用正明显提升。同时,黄河源区植被的持续改善会对产流过程产生负面影响,特别是在玛曲以上流域。气候变化正对黄河源区的产流和生态过程产生深远影响,径流补给正由降水主导向温度-蒸散主导转变,这不仅会改变黄河源区的产流模式,也会改变植被群落特征,最终导致生态系统发生整体演替。如果气候变化继续加剧,将会造成流域中的永久和季节性冻土退化、不透水层改变、地下水位下降、地上-地下水系统失去联系以及植被群落和生态系统的退化等一系列连锁反应,给黄河源区未来径流补给带来极大的不确定性,届时仅凭借气候变化来预测黄河流域的水资源将变得更加困难,导致黄河源区甚至整个流域的生态风险加剧。