黑河流域气候变化对区域水文水资源的影响也是显著的，主要表现在：
(1)近几十年由于气温的不断上升，导致了黑河上游山区冰川大面积的萎缩和雪线的持续不断上升。尤其是最近两年间，冰川萎缩比较严重，呈现较大的负平衡，衡量冰川变化的物质平衡参数达到了-810mm，出现强烈冰川亏损。
(2)由于黑河上游山区夏季降水量的增加，冬春季节气温的升高，黑河流域各出山口的河流径流量近60年来总体是趋于增加的，尤其在莺落峡水文站表现最为显著。
(3)在河西走廊平原区，温度上升对生态环境的影响，主要表现在使灌溉农业耗水量增加。温度每上升10C，农田的蒸发蒸腾量增加184.2ram，水资源消耗将增加2.979×108m3／年左右。农业消耗水量的增加，进一步使生态用水量减少，从而导致生态环境退化、恶化。
(4)变暖造成河湖水质的恶化。对于河流来说，山区气候高寒、降水丰沛，多形成HCO3， Ca+2 型淡水，随流程加长，气温升高，降水减少，水的矿化度增高，硫酸盐成份增加。对于下游湖泊，随着入湖水量减少和气温的不断升高，湖水不断浓缩矿化，其盐化速度之快远远超过了其它内陆河下游地区。
