全球增温背景下,区域与全球水文循环变化特征和机理是水文学界研究的重点与难点。径流是水文循环过程最基本的环节,其变化受气候和流域特征综合影响。受限于观测径流数据的站点数量与空间覆盖度,当前径流变化检测及归因研究主要集中于区域尺度,全球观测径流变化归因研究亟待开展。Budyko假设阐述了流域水分与能量供应的关系,因其理论基础坚实,物理意义明确,现广泛运用于年/多年尺度径流模拟与归因研究中。本文通过整合中国各个流域的观测径流数据以及新近的全球观测径流数据集,基于Budyko水热耦合平衡方程,定量评估全球观测径流长时间尺度平均变化的成因;融合Budyko水热耦合平衡方程及趋势检验方法,提出考虑融雪影响的径流变化趋势定量归因框架,探讨全球不同纬度带的径流趋势变化成因;提取全球流域尺度气象与流域特征数据,构建针对全球不同气候区的Budyko水热耦合平衡方程流域特征参数经验模型,并结合CMIP6气候模式数据,预估未来气候情景下全球径流变化及其成因。研究结果表明:（1）1960～2014年,全球观测径流变化的主导因子为流域特征变化（涵盖流域下垫面变化及人类活动等影响,即Budyko流域特征参数n）,而全球模拟径流变化的主导因子为降水变化。本文模拟径流变化主导因子与前人基于模拟径流数据得到的全球归因研究结果基本一致,而与观测径流归因结果不同。在全球尺度的径流归因研究中,使用观测径流数据可得到更加可信度的结果。（2）考虑融雪影响的径流变化趋势定量归因框架的对于径流变化趋势的模拟效果良好,且在中高纬度地区的模拟效果明显优于不考虑融雪的径流变化趋势归因框架,决定系数由0.66上升为0.71。在全球尺度,各因子主导径流趋势变化的站点数量占比分别为降雨变化（48.8%）、流域特征变化（45.7%）、潜在蒸散发变化（2.8%）、融雪变化（2.7%）。（3）构建的Budyko水热耦合平衡方程流域特征参数经验模型,在栅格尺度的多年平均径流以及蒸散发模拟中均具有良好的模拟效果,其决定系数分别达到0.92及0.85。基于CMIP6气候模式数据的结果表明,在2021～2100年,降水变化为全球径流变化的主导因子,而在2021～2040年,部分温带区域的径流变化由流域特征变化控制。本文系统研究了全球观测径流的变化规律及成因,拓展了水热耦合平衡方程中控制参数的物理意义,并基于此发展了针对不同气候区的控制参数经验模型。研究有助于推进径流模拟与归因研究的发展、增进对全球径流演变的理解,可为区域及全球水资源规划管理提供理论参考。