هدف در این پژوهش، ارزیابی پیامدهای تغییر اقلیم بر افت سطح آب‌های زیرزمینی دشت مشهد است. بدین‌منظور از آمار ماهانه بارندگی 34 ایستگاه همدیدی، اقلیم‌شناسی و باران‌سنجی منطقه، دبی ماهانه 13 ایستگاه هیدرومتری و سطح آب زیرزمینی 60 حلقه چاه پیزومتری، استفاده شده است. برای پیش‌بینی متغیرهای اقلیمی آینده از داده‌های مدلHadCM3 استفاده شده است. داده‌های دما و بارش منطقه توسط مدل LARS-WG5.5 برای دو دوره 2030-2015 و 2065-2046 تحت سه سناریوی انتشار گاز گلخانه‌ای A1B، A2 و B1 ریزمقیاس شدند. برای مدل‌سازی سطح آب زیر‌زمینی از مدل رگرسیون وزن‌دار جغرافیایی (GWR) استفاده شده است. ارزیابی تغییرات بارش دشت مشهد در دهه‌های آینده، حاکی از کاهش بارش در فصل سرد و افزایش آن در فصل گرم است. بررسی‌های دمایی نیز حاکی از افزایش حداقل یک‌درجه‌ای دما نسبت به دوره پایه است. مدل‌سازی سطح آب زیر زمینی دشت مشهد با پارامترهای اقلیمی نشان داد مدل GWR از توانایی خوبی برای برآورد افت سطح آب‌های زیرزمینی برخوردار است. نتایج به‌دست آمده تحت هر سه رویکرد تغییر اقلیم، بیان‌کننده افت سطح آب کلیه چاه‌های پیزومتری مورد مطالعه در دوره‌های آینده است. بیشترین کاهش سطح آب زیرزمینی مربوط به رویکرد A1B در دوره 2065-2046 بود و رویکردهای A2 و B1 در رتبه‌های بعدی قرار دارند.