在人类活动加重气候变暖的背景下， 极端水文气象事件发生概率增加。数值模式作为研究水循环和极端水文事件的有效工具， 已在全球范围内得到广泛应用。为深入理解气候变化背景下全球陆地水循环时空演变规律， 揭示大气-陆面-水文互馈机制， 大气-陆面-水文耦合过程模拟研究已成为国际大气、 水文等学科研究的热点之一。本文首先回顾和梳理了大气-陆面-水文耦合模式的发展历程， 阐明了大气-陆面-水文耦合模式WRF-Hydro（Weather Research and Forecasting Model Hydrological modeling system）的优势， 并系统总结了WRF-Hydro模式的主要敏感性参数分析及模式在对地表径流、 土壤湿度、 能量水分循环以及相关大气和水文过程等方面的应用。最后探讨WRF-Hydro大气-陆面-水文耦合模式未来发展趋势， 提出应着眼于发展有效的尺度转换方案、 完善参数化方案以及开展流域内大气、 水文变量时空分布高分辨率模拟等方面， 以期系统提升耦合模式对大气、 陆面过程及水文过程的刻画能力。

网格降水、 潜在蒸散发（PET）、 地表温度产品为无资料地区的水文模拟提供了可供选择的数据来源， 但是其在具体区域的水文应用还需做进一步的评估。本研究针对不同的缺资料情形， 基于HBV-light水文模型综合评估了6种网格降水产品（CHIRPS、 CMORPH、 GPM、 GSMaP、 MSWEP和PERSIANN）、 3种潜在蒸散发产品（GLDAS、 GLEAM和ERA5-Land）和1种地表温度产品（MOD11A1）及其组合在讨赖河流域的水文适用性， 分析了不同降水和潜在蒸散发输入对实际蒸散发、 土壤水分等水文变量的影响， 据此提出不同缺资料情形的水文模拟策略。结果表明： 不同降水产品驱动的径流模拟效果在讨赖河流域的表现各异， 其中GPM和MSWEP数据驱动的径流模拟效果较好， 其验证期的NSE（Nash-Sutcliffe Efficiency）分别为0.58和0.54。在缺乏降水数据时， 推荐使用GPM和MSWEP降水产品作为降水的替代数据源。潜在蒸散发产品的选择则对径流模拟的影响较小， 验证期的NSE介于0.61~0.74。若仅关注径流模拟的精度， GLDAS、 GLEAM和ERA5-Land产品均可作为潜在蒸散发的替代数据源。在缺乏地表温度数据时， MOD11A1产品驱动的径流模拟在验证期的NSE为0.61。在缺乏所有的气象数据资料时， 最优的产品组合为GPM和MSWEP与其他3套潜在蒸散发产品组合， 其在率定期和验证期的NSE均在0.53以上。综合来看， 网格产品能在一定程度上弥补无资料或缺资料地区水文模拟的不足， 未来可以结合更多的流域对其适用性进行进一步评估。

在全球气候变暖的大背景下， 明晰内陆河流域山区水文要素的变化特征及趋势， 对保障水资源安全意义重大。本研究以黑河流域上游山区为研究对象， 借助SWAT+模型， 结合CMIP6中5个全球气候模式集合平均数据， 预测SSP1-2.6、 SSP2-4.5、 SSP3-7.0和SSP5-8.5四种情景下水文要素时空变化。结果表明： （1）SWAT+模型在校准期（NSE=0.92， R²=0.93， PBIAS=-7.09%）和验证期（NSE=0.89， R²=0.91， PBIAS=4.74%）的评价系数较高， 说明SWAT+在黑河流域上游山区径流模拟方面适用性良好； （2）四种情景下， 未来出山径流较基准期分别增长12.2%、 8.1%、 10.4%和19.2%， 秋、 冬两季径流量增长尤为显著； 近（远）未来时期， 流域平均总产水量增加量介于6.2~25.4 mm（22.2~35.7 mm）， 平均地下流量增加量介于1.6~7.4 mm（7.4~12.1 mm）， 远未来时期各水文要素增加量更大； （3）水文要素空间分布方面， 降水量、 蒸散发量、 地表产流量、 地下径流量空间分布呈西北向东南递增， 总产水量和侧向流量则是中部高、 北部低； （4）各水文要素变化量的空间分布格局差异较大， 近未来（2021 -2060年）时期不同情景间水文要素变化量的空间分布差异相对较小， 远未来（2061 -2100年）时间空间分布差异更大。综上， SWAT+模型能够较好地刻画内陆河流域山区水文过程及水文要素的时空变化。