研究流域的水资源时空变化规律有利于深入了解流域水资源分布及演变特征,可为流域水资源管理和水电能源优化调度运行等提供重要理论依据。然而,仅采用历史时期的实测气象水文数据开展长江流域的水资源时空变化规律研究已不能满足工程实际现状,融入多源气象水文数据、运用合适的科学手段对流域气候变化进行分析和预估十分必要。因此,围绕长江上游地区气象水文过程演变,本文以实测水文气象要素为基础,融入再分析降水数据,以及引入CMIP5中GFDL-ESM2M、IPSL-CM5A-LR和NOR-ESM-M共3个全球气候模式的降水数据,开展研究区气象水文过程的多时空尺度演变规律分析,并预估气象水文过程在不同气候变化情景下的时空格局变化。论文的主要内容与研究成果如下:(1)利用实测降水评价ERA-interim再分析降水数据在流域的适用性,ERA数据在数值上整体大于实测降水,但是不同时间尺度降水序列的变化趋势一致性程度高。对ERA降水数据通过折算系数进行修正后,得到的ERA拟合序列与实测序列拟合效果好。此外,为分析全球气候模式的降水数据在长江上游寸滩以上地区的适用性,进一步采用修正的ERA降水序列以及通过实测数据计算得到的年尺度SPI指数,评估三个全球气候模式对历史期降水要素的模拟能力。结果表明,三个模式历史期年际降水与实测变化趋势接近,降水偏差20%以内的年、季降水序列合格率都在70%以上,多年平均降水量也符合流域实际情况。三个模式计算的年尺度干旱指标SPI也符合流域实际实况。因而表明三个全球气候模式模拟的降水要素一定程度上能反映流域实际情况,模式的降水数据在长江上游地区具有较好的适用性。(2)利用实测站点降水针对年、季、最大一天降水量、强降水量、标准化降水指数等展开流域水资源时空演变分析。结果表明,1970-2012年降水序列呈平稳变化,年降水倾向率变幅最大。空间上年、四季降水量的空间倾向率变化整体呈东南到西北增加的变化趋势,长江源头地区最大一天降水量呈微弱上升趋势,主要集中在中部西南～东北延伸处,强降水量呈微弱增加趋势,主要集中在流域西部和东部。气象干旱指标,时间尺度越长,流域出现洪涝、干旱灾害的年份就越多,干旱年份整体大于洪涝年份,并且时间尺度增大,特旱年份也在增加;空间尺度上,随时间尺度增加,洪涝区域减少,干旱趋势范围增加。(3)进一步针对长江上游地区的降水和气候旱涝指标进行未来情景预估,采用三个全球气候模式的预估降水数据着重分析研究区域2006-2035年和2036-2065年两个时间段的演变特征。结果表明,2006-2035年,年、夏季降水年际变幅大,其中IPSL模式RCP2.6情景年降水倾向率最大35mm·(1Oa)-1,流域最大一天降水量和强降水量变化特征不明显。空间上,模式在不同情景下降水空间变化都有不同,但是整体变化幅度偏小。气象干旱指标SPI在不同时间尺度流域旱涝年份集中在时段中后期,但整个时段内旱涝转换频繁,灾情年份出现概率接近1/3,其中IPSL模式RCP2.6情景下流域干湿变化最显著;空间尺度上,随着时间尺度增加,流域湿润化程度也在增加。2036-2065年,年、夏季降水年际变化没有上一时段突出,极端降水指标整体上变化幅度不大。对于气象干旱指标,时间尺度越大,灾情发生比重也在增加,持续时间也增长,灾情在2036-2065年的初期和末期出现概率较大;空间变化上,随着时间尺度增加,流域干旱化的比重也在增加,集中在流域东南部。