全球变暖背景下极端水文气象事件呈频发重发态势，理解水文气象过程对全球变暖的响应机理并量化其洪水效应是水文学和大气科学领域的研究热点。本书综合作者近十年的研究成果，介绍水文水资源领域一些常用的统计模拟与机器学习方法，包括极端降水时空演变与归因分析、多站点多变量随机天气发生器、多维统计降尺度模型、非一致性多维偏差校正方法、精细时空尺度降水随机模拟、遗传编程方法等。以黄淮海和江淮平原区、长江流域、海河大清河流域、新加坡地区、加拿大泰晤士河流域等为研究区域，对所提出的模型和方法进行案例分析和验证。本书介绍的方法体系可为变化环境下流域水资源规划与管理提供科学参考。