تخمین آثار پدیده تغییر اقلیم بر منابع آب یکی از دشوارترین مسائل پیش روی متخصصین منابع آب است. یکی از این دشواری ها این است که ساده سازی هایی که عموما در روابط هیدرولوژیک انجام می شود، موجب بروز تناقض در پیش بینی ها می شود. این مطالعه یک روش کار پیشرفته برای بررسی تأثیر پدیده تغییر اقلیم بر منابع آب سطحی و زیرزمینی را ارائه می‏دهد. در این روش، از یک مدل جریان سطحی و زیرزمینی در ترکیب با سناریوهای پیشرفته تغییر اقلیم برای حوضه آبریز همدان- بهار (2456 کیلومتر مربع) استفاده شده است. در این مطالعه، مدل سازی مزدوج جریان سطحی – زیرزمینی توسط برنامه هیدروژئوسفر انجام شد. حل همزمان معادلات جریان سطحی و زیرزمینی در هیدروژئوسفر و همچنین محاسبه تبخیر و تعرق واقعی که به عنوان تابعی از رطوبت خاک در هرگره از منطقه تبخیر تعریف شده، شبیه سازی فرایندهای وابسته به یکدیگر مانند تغذیه آبخوان را که جزو دشوارترین مباحث در زمینه تغییر اقلیم است را بهبود می بخشد. مدل های ساده تر یا مدل هایی که نواحی جریان سطحی و زیر سطحی را جداگانه مدل می کنند قادر به ارائه این سطح از واقع گرایی نیستند. در این تحقیق، از نتایج شبیه سازی تغییر اقلیم توسط مدل گردش عمومی جو hadcm3 با فرض سناریوهای انتشار a2، b1 و a1b ارائه شده در sres استفاده شده است. این سناریوهای تغییر اقلیم توسط مدل آماری lars-wg برای منطقه مورد مطالعه کوچک مقیاس شد. تحلیل داده های اقلیمی مشاهده ای حاکی از نرمال نبودن داده های بارندگی روزانه مشاهده شده و وجود خودهمبستگی در داده های دمای حداقل وحد اکثر روزانه مشاهداتی بود. به همین دلیل برای مقایسه داده های مشاهده ای و تولید شده با مدل lars-wg از روش های غیر پارامتری استفاده شد. مقایسه میانگین داده های مشاهده ای و تولید شده و همچنین تحلیل عدم قطعیت پارامترهای اقلیمی تولید شده، موید توانایی مدل کوچک مقیاس سازی lars-wg بود. در مرحله صحت سنجی، ابتدا برای به دست آوردن شرایط اولیه، با استفاده از میانگین 20 ساله داده های بارندگی و برداشت از آبخوان، مدل هیدروژئوسفر در حالت ماندگار اجرا شد. در ادامه، برای اجرای مدل در حالت غیرماندگار و ارزیابی عملکرد آن در اعمال تنش های روزانه، مدل در بازه زمانی 1384- 1371 اجرا و اصلاحات لازم در پارامترهای به کار رفته اعمال شد. نتایج اعتبار سنجی مدل هیدروژئوسفر که در بازه زمانی 1389- 1385 انجام شد، بیانگر توانایی این مدل در شبیه سازی هیدرولوژیک منطقه مورد مطالعه بود. بر اساس پیش بینی های انجام شده در سناریوهای تغییر اقلیم، به استثنای سناریوی a2 که در بازه زمانی 2100-2071 میلادی میزان بارندگی کمتر از دوره پایه شد، در آینده شاهد افزایش دما و بارندگی در منطقه مورد مطالعه خواهیم بود. بیشترین افزایش در میانگین سالانه ی دمای حداقل و حداکثر در سناریوی a2 (به ترتیب 75/4 و 63/4 درجه سانتیگراد) و کمترین افزایش در میانگین سالانه دمای حداقل و حداکثر دمای روزانه در سناریوی b1 اتفاق افتاد (به ترتیب 81/2 و69/2 درجه سانتیگراد). بیشترین افزایش در میانگین بارندگی سالانه در بازه زمانی 2040-2011 میلادی سناریوی b1 (19%) و بیشترین کاهش در میانگین بارندگی سالانه در بازه 2100-2071 سناریوی a2 (8%) اتفاق افتاد. شبیه سازی جامع هیدرولوژیک پیش بینی کننده افت قابل توجه سطح آب زیرزمینی تا سال 2100 میلادی بود. حداقل و حداکثر افت سطح آب زیرزمینی به تر تیب در سناریوهای b1 (7 متر) و a2 (9 متر) رخ داد. ضمنا بر اساس این شبیه سازی، تغییر چندانی در سهم اجزای بیلان هیدرولوژیک حوضه در طول دوره شبیه سازی در مقایسه با دوره پایه اتفاق نخواهد افتاد. مقایسه بین روند افت سطح آب زیر زمینی تحت سناریوهای اقلیمی وبرداشت از آبخوان بیانگر این مسئله بود که با وجود آثار متفاوتی که هر کدام از سناریوهای انتشار گازهای گلخانه ای بر مولفه های بیلان هیدرولوژیک و سطح آب زیرزمینی درحوضه آبریز همدان- بهار می گذارند، بحران اصلی موجود در این حوضه برداشت بی رویه از آبهای زیرزمینی است و در صورت ادامه روند کنونی، در طی چند دهه آینده، شاهد آثار مخرب این بحران در دشت همدان- بهار که از قطب های کشاورزی کشور محسوب می شود و همچنین در شهر تاریخی همدان و دیگر شهرها و روستاهای موجود در منطقه خواهیم بود.