تغییر اقلیم عبارت است از تغییرات رفتار آب و هوایی یک منطقه نسبت به رفتاری که در طول یک افق زمانی بلند مدت از اطلاعات مشاهده یا ثبت شده در آن منطقه مورد انتظار است .این تغییر می تواند در متوسط دما، بارندگی الگو های آب و هوایی، باد، تابش و ... باشد. هدف از این تحقیق آشکار سازی تغییرات دما و بارش در حوضه قره سو و ارتباط آن با نوسانات دبی این حوضه می باشد. بدین منظور از داده های سالانه بارش ایستگاه های باران سنجی سرارود، ورله، گوهر-چغا در دوره آماری(2012-1988) و ایستگاه های سینوپتیک کرمانشاه و روانسر طی دوره آماری(2012-1973)، داده های سالانه دمای ایستگاه های کرمانشاه و روانسر در دوره آماری (1973-2012) و همچنین داده های دبی ایستگاه های دبی سنجی دوآب مرگ و پل کهنه با دوره آماری(2005-1971) که در داخل حوضه قرار داشتند استفاده شد. برای انجام تحقیق حاضر از روش های آمار توصیفی، رگرسیون خطی، آزمون ناپارامتریک من کندال و همبستگی پیرسون استفاده گردید. نتایج تحقیق نشان داد که بارش در کلیه ایستگاه های مورد مطالعه در داخل حوضه بجز ایستگاه ورله و سرارود دارای روند کاهشی معنی دار در سطح اطمینان 99% می باشد. دما در ایستگاه کرمانشاه دارای روند افزایشی معنی داری بود اما این روند در ایستگاه روانسر دارای افت و خیز های افزایشی و کاهشی بود و دبی ایستگاه های مورد مطالعه نیز در سطح اطمینان 99% دارای روند کاهشی معنی دار بوده اند که نتایج روش های من کندال و رگرسیون برای بررسی این تغییرات یکسان بودند. نتایج همبستگی نشان داد که بین بارش و دبی رابطه مستقیم معنی دار و بین دما و دبی رابطه معکوس معنی دار وجود دارد.