青藏高原拥有世界海拔最高,面积最大的湖泊系统,同时其冰雪和冻土的储量也很可观,因此它在亚洲水文水资源利用中扮演着至关重要的角色。在过去的几十年里全球气候暖化的驱使下,不同冰川和湖泊系统的响应模式存在显著差异,由于个体系统的气候水文和冰川水文过程同时受到全球和局地因子的影响。气候及其变化的时空异质性将在本研究中进行定量化分析。哈拉湖地区(97°24’-97°47’E,38°12’-38°25’N)坐落于青藏高原东北部,该区域是否为季风边界也是一直以来的研究热点。而高山地区的湖泊及其流域对于任何形式的气候和环境变化的高度敏感性,也使哈拉湖地区的水文重建颇具意义。与其地点重要性形成对比的是,该区域没有任何气象站,也没有实测的水文气象资料。因此本文研究哈拉湖1950-2010年能量和水量平衡各组分的时空变化,模拟气候水文和冰川水文过程,是对无资料流域的水文数学模型,最优方法和应用方面的尝试。本研究分为定性分析和定量分析,对哈拉湖地区能量和气象场的代表性因子分析表明,五个因子分别为地貌特征,水汽传输,消融过程,降雨场和风场特征,总计能够解释98%的时空变率。定量分析主要基于大区域内气象站资料,高亚洲重分析资料,TRMM雷达测雨资料和Delaware的气温降水重分析资料。温度和降水的重建通过Delaware栅格数据与气象站实测资料分季节线性拟合获得,蒸发量和冰川融水以能量平衡和水量平衡为基础,建立模型。气象要素的重建结果表明,年均降水为247.7 mm,气温为-5.3℃。模型模拟的降水和温度相关性显著。气温在1950-2010年有持续上升的趋势。年均流域蒸发量为211 mm,湖泊蒸发量为592.8 mm,两者随时间的变化不存在任何相关,敏感性分析表明其分别主要受控于降水和辐射量。在冰川覆盖区的能量平衡计算中,日均的地表能量收支中,净短波辐射是主要的能量收入,感热通量是次要的能量来源。能量输出比重由大至小依次为消融热量,长波辐射和潜热通量。为模拟冰川融水,本文建立了三个统计模型,包含了温度和辐射指数,将短波辐射和反照率变化纳入模型进行计算。通过能量平衡模型的计算结果进行校正,获取经验参数。结果表明,结合了辐射指数的模型能够更好地模拟消融率,其中将温度和辐射项分离的模型模拟能力最优,决定系数达到94.4%。计算获得的哈拉湖北岸,东岸和南岸冰川分布区的消融率分别为540.8,486和320 mm.a-1。整个模拟时段内,年均冰川融水径流量0.49×108 m3。1985-2010冰川消融加速,年均融水体积较之前增加一倍,从0.47×108m3变化到0.98×108 m3。1950-1995年哈拉湖地区的水量平衡呈现平稳趋势,水平衡正负值都出现,在1980和1990年出现了较大的水量收入。但是大多数情况下,收支相抵,在湖泊面积较大的情况下,哈拉湖水位较为平衡。1995年之后,湖泊进入了一个显著的持续扩张期,每年的净收入达到3×108m3。无资料区的水文问题已经成为国际上水资源与水环境研究的热点,本文模拟的哈拉湖地区61年的水量收支变化不仅对进一步分析水文序列的代表性,对于寒旱区水文过程的估算也具有一定参照意义。同时,对青藏高原上单个湖泊系统能量和水量组分的时空变化的分析,有助于了解湖泊系统的气候-冰川水文过程。对无资料地区气象要素重建进行的方法尝试,在反演过去无人区湖泊水位变化的基础上,为估算将来该体系的发展趋势提供了借鉴基础,对于青藏高原水资源利用的研究具有参照意义。