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西北干旱区地处欧亚大陆腹地,气候干燥,降雨稀少,几乎所有的河流都发源于山区。然而,由于山区气象和水文观测站点稀少,数据缺乏,从而使气候变化影响下径流的不确定性评估成为一个难题。为了解决这个问题,本文以塔里木河流域作为西北干旱区内陆河流域的典型代表,基于多源数据,通过构建气候变化影响径流的贡献量、敏感性与不确定性的定量评估模型,运用多个不确定性测度指标与缺水指数,结合水情丰枯变化递推计算方法、气候水文变量的时间序列分析及相关性分析等方法,对径流变化的特征与不确定性、径流与气候变化的相关性、气候变化影响径流的不确定性以及农作物灌溉需水量供需变化和缺水风险进行了分析,揭示了历史时期与未来气候情景下塔里木河流域径流的不确定性与缺水风险。研究结果能为科学认识气候变化影响下塔里木河流域径流的不确定性,科学、合理有效地利用径流以及制定气候变化下水资源的适应性政策提供一定的研究基础和参考依据。主要的研究结论总结如下:（1）塔里木河流域径流变化的不确定性主要表现在径流变幅大、丰枯状态转移频繁,其变化周期和月来水量也具有不确定性。塔里木河流域1965年至2015年径流丰枯状态转移约为30～50次,且径流变化具有不同时间尺度的干旱特征,在6月和12月尺度下干旱交替频次约为60次和20～30次。年径流的周期不确定性表现在其变化具有较为显著的准2～3a周期,方差贡献率约占24.79%～73.03%,且随着时间尺度的增大各子流域径流变化周期的差异也增大。月来水量的不确定性表现在随着旱情等级的增加,河流年来水频率增大,各月来水量显著减少,且春季来水量更易受干旱影响。随着干旱等级每上升一级,阿克苏河流域、开孔河流域以及干流区的月来水量平均约减少21.53%～49.35%、26.24%～46.16%、34.83%～63.84%。（2）塔里木河流域径流与降水、气温和潜在蒸散变化具有多尺度相关性和滞后相关性。源流区年径流与年降水和年平均气温均具有显著的正相关性,而与年潜在蒸散则呈不显著的负相关性。年径流与年降水和年平均气温在多个时间尺度上呈同相变化,且其变化在1965年至2015间年呈现多个显著的共振区。同时,径流对气候变化存在滞后响应,径流变化相对降水变化的滞后时间短于其相对气温和潜在蒸散变化的滞后时间,其中径流相对于降水变化的滞后时间为0.08d～0.85d,而相对于气温和潜在蒸散变化的滞后时间分别为0.68d～3.01d、0.10d～2.22d。（3）塔里木河流域径流受气候变化具有敏感性,且径流的不确定性在不同时间尺度上存在差异,夏秋季节径流的不确定性相对更大。当流域年降水和年平均气温变化1%时,年径流将分别增加约2.5767%～2.9990%和0.6784%～2.7398%;而当年潜在蒸散变化1%时,年径流将减少-1.9991%～-1.5767%。综合降水、气温及潜在蒸散对年径流变化的影响,气候变化对流域径流的影响为正向贡献。其中,叶尔羌河流域与阿克苏河流域由气候变化引起的径流深变化量相对较大,约为26.86mm～64.87mm和7.67mm～104.77mm,其径流深变化受降水和气温的影响较大。降水和气温对径流深变化的贡献率约为60%～92%和11%～70%,且在1965年至2015年间气温对径流深变化的贡献率明显提高。此外,气候变化对径流的影响具有不确定性,即当降水和气温变化具有5.76%～6.96%和22.26%～66.72%的不确定性时,其变化对径流的影响具有5.93%～18.23%不确定性。（4）在RCP4.5气候情景下,塔里木河流域在未来30年（2021年至2050年）径流的不确定性有所增加。径流仍具有变幅大,波动性强的特征,且夏秋季节径流的不确定性较强,并有所增加。此外,月来水量仍不稳定。阿克苏河流域、开孔河流域以及干流区7、8月来水量受干旱影响,其月来水减少量较历史时期增加了约47%～88%、13%～42%和8%～24%。来水量受干旱影响具有季节差异,随着干旱等级上升,阿克苏河流域的春季和夏季来水量减少幅度相对较大,平均约减少8.49%～16.83%;而开孔河流域与干流区则是夏秋季节来水量减少幅度较大,受旱情影响平均约减少0.13%～1.51%和11.47%～21.41%。RCP4.5气候情景下未来气候变化对径流的影响仍为正向贡献,而阿克苏河流域由气候变化引起的径流深变化最为明显,约为149mm～196mm。未来气候变化影响径流的不确定性相较于历史时期也有所增加,不确定性介于6.39%～19.51%,比历史时期约增加了0.47%～1.28%,其中阿克苏河流域气候变化影响径流的不确定性增加幅度最大,约为1.28%。（5）地表径流是塔里木河流域农业用水的主要来源,径流的不确定性加剧了农作物灌溉用水的供需矛盾。供需不均衡在春季更为突出,源流区都存在不同程度的季节性缺水。而在河流汛期径流量大,能够基本满足农作物灌溉需求,几乎没有供需矛盾。此外,塔里木河流域存在缺水风险,且缺水风险在逐渐增大,径流难以充分满足农作物灌溉需求。RCP4.5气候情景下,喀什噶尔河流域、叶尔羌河流域以及渭干—库车河流域始终处于中高缺水风险的状态中,且缺水风险较历史时期有所增加,缺水指数为0.6～1.0。