全球气候变暖引起水循环加快，影响大气环流，从而改变降水的时空分布及强度，蒸发、入渗、径流等水文过程随之发生变化。气候变暖还会导致干旱、洪水等极端气候的频次和强度增加，进而影响局部地区的社会经济发展。长江流域是我国经济发展的重要区域，长江上游又是水资源重点开发利用的区域，因此全球变暖造成气候异常波动，一方面会打破原有的河道径流与防洪减灾体系之间的平衡，造成洪水灾害；另一方面，降水径流的变化对水资源的开发利用带来新的问题。论文首先利用DEM数据、实测河网、土壤数据及长系列水文气象数据等建立了长江上游分布式水文模型；然后基于统计降尺度法对全球气候模型中的气候要素进行降尺度模拟和预测，降到区域尺度的这些气象数据将作为分布式水文模型的输入部分，从而得到长江上游在不同气候情景下的水文响应，分析了气候变化对于水情、水资源带来的影响，也为上游流域水资源的合理开发利用提供参考和依据，主要研究成果与结论如下：（1）基于长系列（1961-2000）实测水文资料和分布式水文模型EasyDHM，建立了长江上游分布式水文模型，并对模型进行了参数率定和模型验证。结果表明该模型对长江上游流域的模拟精度比较高。（2）基于统计降尺度模型SDSM，建立了长江上游67个气象站的气象要素降尺度模型。通过对模型的率定以及验证表明，该模型可以较好的模拟气温、降雨等气象要素的变化趋势。（3）将统计降尺度模型与分布式水文模型相结合，从而对流域内未来径流变化进行了预测。结果表明，长江上游宜昌站径流总量在未来90年中整体将呈减少趋势，但在近期30年高于历史(1961年～2005年)的多年平均水平，中期30年接近多年平均水平，远期30年（2070年～2099年）A2情景和B2情景径流总量则继续降低，但幅度不是很大。