在全球变暖的背景下，中国西部高山区冰雪水资源变化及其对山前平原区生态环境和社会经济发展产生什么样的重要影响，成为人们广泛关注的焦点问题之一。托木尔峰地区是天山最大的冰川作用中心，是塔里木盆地主要的水资源形成区，在我国西北干旱区具有重要的地位。本文通过对近年来考察、观测、试验资料的分析，对托木尔峰南坡科其喀尔冰川区水文气象特征进行了研究，论文的主要内容包括下面四个方面。 (1)科其喀尔冰川区气候特征及其对融水径流的影响根据观测数据，重点分析了科其喀尔冰川区降水的时空分布特征、不同区域气温、地温的差异性、以及气候条件对科其喀尔冰川水文特征的影响。科其喀尔冰川区降水水汽主要有三个来源：其一是大范围的大气环流作用，即西风气流带来的水汽；其二是托木尔峰冰川区蒸发产生的水汽；其三是塔里木盆地向山区辐散的水汽。在夏季冰川区蒸发强烈的时段，冰川区和平原区水汽有向冰川积累区汇聚的趋势，导致科其喀尔冰川区降水主要集中在下午蒸发比较强烈的时间，同时也导致了科其喀尔冰川区以固态降水为主的格局。受水汽来源的影响，科其喀尔冰川区降水主要集中在夏半年，其中5-9月份占全年降水的70﹪以上。科其喀尔冰川积累区降水丰富，最高超过1500mm，降水梯度随海拔降低以300mm·km-1的幅度减少。气温对科其喀尔冰川消融的影响十分明显，通过交叉谱方法对不同月份气温对冰雪融水径流过程的影响规律分析表明，5、7、8三个月径流量对气温的波动变化响应十分敏感，而6、9月份相对稍差一些。另外，5月和9月融水径流对气温波动变化的滞后时间超过一天，而6、7、8三个月不足一天。 (2)科其喀尔冰川冰舌区消融特征及能量平衡由于科其喀尔冰川末端普遍覆盖有厚层表碛，以致冰川末端并不是消融强度最大的区域，消融强度最大的区域位于表碛区与裸露冰区交接的部位，即在海拔3800～3900m左右消融强度最大。在冰舌区的观测表明，当表碛厚度大于3cm时，表碛对冰2川消融有抑制作用，而当表碛厚度小于3cm时，则有明显的促进作用。热量条件完全一致的冰面在不同的时间段，消融的快慢有一定的差别。观测表明，冰面消融是以一种跷跷板的形式进行，即前一日消融量大的区域，次日消融量通常较小。利用自动气象站观测资料对裸露冰面能量平衡计算得出辐射平衡、感热通量、潜热通量三项分别占总热量收入的56﹪，31﹪和13﹪。在能量平衡计算的基础上，本文对冰面消融过程进行了成功的模拟。 (3)基于人工神经网络(ANN)的科其喀尔冰川区融水径流过程的模拟运用神经网络对冰川融水径流过程进行模拟是揭示冰川融水径流对冰川区气象要素变化响应的一种间接方法。本文以冰川区当日风速、降水、气温、辐射平衡、地温以及前两天的平均流量作为输入神经元，以当日的流量作为输出神经元建立了BP神经网络和RBF神经网络模型，对不同月份的径流过程进行了模拟。以2003年7月份数据为训练数据系列，对不同月份的径流过程进行的模拟表明：同年8月份、2004年7、8月份的模拟值与实际观测值相关系数在0.8以上，具有很好的相关性；2004年6月份和9月份的模拟值与观测值相关系数均小于0.8，模拟效果稍差。即在产汇流特征比较接近的月份，模拟效果明显要好于产汇流特征差异较大的月份。神经网络对单日和多日逐时径流过程模拟效果也比较好，多日径流过程的模拟值与观测值相关系数接近0.9。通过对不同气温和降水变化情景下径流的变化模拟表明，0.5℃升温将引起径流量平均增加8﹪，2.0℃的变化引起径流量近40﹪的变化量；而降水量对径流量的影响不太明显，10-30﹪的降水变化引起径流量的变化均不足1﹪。 (4)近50年来托木尔峰南坡冰雪融水型河流径流量变化特征分析托木尔峰南坡主要的河流冰雪融水补给比重均超过50﹪，属典型的冰雪融水型河流。其基本特征是径流量年内分配集中于5-9月份冰雪消融最强烈的时期，径流量多年变化过程平稳。在托木尔峰南坡气候向暖湿化转型的背景下，1986-2000年径流量相对于1950年代到1980年代中期平均增加了18﹪。交叉谱分析结果表明，本区河流径流量的周期波动主要受气温周期波动的影响。径流量6年和11年左右的周期变化主要受气温周期变化的控制，虽然降水对径流2年左右的周期波动影响要好于气温对径流的影响，但总体来说气温对本区径流变化的影响显著大于降水对径流的影响。托木尔峰地区的气温对北极涛动(AO)事件的强弱变化有较好的响应，强AO年，高山区的温度往往偏高，弱AO年则往往偏低。伴随着近20年来强AO事件的增多，托木尔峰地区冰川的消融明显增加，使本区冰川1980年代以来呈现出较强的负平衡趋势，而冰雪融水型河流径流量呈现出不断增加的趋势。