全球气候的持续变暖，必然引起水文循环的变化和水资源在时、空上的重新分配，导致全球水循环过程加强，降水时、空变率增大，降水和蒸发增加，这些现象在高纬度和高山寒区表现的尤为明显。本文以天山北坡乌鲁木齐河流域为主要研究区域，同时与天山南坡的开都河及北坡的吉尔吉斯坦伊塞克湖盆地进行对比，分析其气候变化及水文响应，研究了近期中亚天山高山寒区在全球变暖背景下的水循环特征。　　 研究表明，乌鲁木齐河流域、开都河流域以及吉尔吉斯坦的伊塞克湖盆地气温均以1986年前后为转折点开始明显回升，尤其以1990年代升温最为显著。伊塞克湖盆地年平均气温的上升速率最大。乌鲁木齐河源区冬季气温的上升幅度大于夏季气温的上升幅度，冬季和夜间的升温贡献是河源区升温的主要原因；而伊塞克湖盆地则是夏季升温幅度大于冬季升温幅度。降水具有明显的空间差异性，中高山带气温、降水变化较中低山带敏感。近50a来，除乌鲁木齐河英雄桥水文站由于测站地理位置的关系降水量呈不断减少趋势外，其余各站降水量均从1986年开始增加，尤以1990年代降水量增加显著。　　 研究表明，乌鲁木齐河与开都河均为以冰雪融水和雨水混合补给为主，出山口年径流量自1987年以来增加明显，气温升高引起山区流域冰川融水及降水量的显著增加是导致出山口径流增加的主要原因。　　 乌鲁木齐河河源1号冰川自1985年以来一直呈加速亏损趋势，冰川平均厚度45a来减少了约10m。用气候积温的方法分析发现，年平均气温变化1℃可以引起230mm的1号冰川物质平衡变化。土尤克苏冰川与1号冰川近几十年来的变化趋势基本一致，但在时间上变化滞后于1号冰川，然而土尤克苏冰川雪线上升速率远大于1号冰川。相比之下，土尤克苏冰川对气温变化较敏感，而1号冰川对降水变化更为敏感。　　 博斯腾湖与伊塞克湖的水位都是从1986年开始由下降转为上升。伊塞克湖20世纪中期以前湖面波动的主要原因是人为因素，20世纪中期以后则是气候因素和人为因素共同起作用。博斯腾湖湖面波动的主要原因是降水变化引起其主要补给河流开都河径流量的变化。　　 中亚天山高山区气温、降水、径流、冰川和湖泊的变化均以1986年前后为转折点。自20世纪80年代中后期以来，天山高山寒区气候有变暖变湿的迹象，表现为降水增多，融雪和融冰径流增加，雪线上升、湖泊水位波动回升等。伊塞克湖盆地的气候变化与我国西北天山地区有着千丝万缕的联系，近20a来的湖面波动状况说明了该区域气候变化与我国的天山中段南北坡的气候变化基本一致，同属一个气候类型区，但还有局部的一些特征差异。这种变化过程是否也有在空间尺度上的关联，仍有待于进一步的研究分析与考察。