本研究では、降雨の時空間変動, 流域特性, 流出応答の三者の関係を線形システム理論に基づいて調査した。本研究は大きく二つに分けられる。一つは、降雨の時間変動に着目し、もう一つは降雨の空間変動に着目している。両者とも、降雨の変動が流出応答に及ぼす影響と、流域特性がその影響の程度に対してどのように作用するか調べている。本研究では、降雨流出系を線形システムとしてモデル化しており、流出応答は降雨時系列と流域の地理的水文学的特性を反映した流域単位図とのたたみこみ積分で与えられる。