在全球变化和人类活动的影响下,陆地水循环的不均衡性和非稳态特性增强,直接影响到水资源的总量和分布。全球地表水资源的变化直接关系到自然环境的演变和社会经济的发展。本文围绕面向地表水资源评价的大尺度区域气候-生态-水文分区研究,首先划分了大尺度区域的气候分区和气候-生态分区;基于气候-生态分区,进行大尺度区域产水系数的还原与移植;基于产水系数,开展了大尺度区域地表水资源评价和演变规律分析;最后,在气候-生态分区和地表水资源评价的基础上,划分了大尺度区域的气候-生态-水文分区。本文取得的主要研究成果如下:（1）构建了全球关键指标的基础数据库,划分了大尺度区域气候-生态分区。首先构建了全球气候、生态、水文基础数据库。采用数据挖掘与同化技术,获得了全球1 km× 1 km格网1960-2016年逐月的降水和气温数据、1～4级河网和水资源分区数据、多维时空尺度的地形地貌与地表覆盖数据。基于上述数据库,遴选了 12个气候指标,采用柯本气候分类标准,将全球划分为13个气候分区。在此基础上,进一步遴选了地形地貌、植被特征和土壤类型等四大类13个指标,基于无监督分类算法,将全球划分为229个气候-生态分区。大尺度区域气候分区的时空分布特征表明,北美洲东部、欧洲南部、亚洲北部和澳洲中部等地区气候属性比较敏感,在多个年代之间的气候属性都经历了明显的变化。（2）提出了产水系数还原与移植技术,揭示了大尺度区域产水系数分布特征。制作了 1960～2017年包括214个国家和1805个省（或地区）的人口数据集,214个国家和616个省（或地区）的取用水数据集。在2017年,全球取用水总量约4.2万亿m3,且近60年各大洲的取用水总量均呈显著的增加趋势。基于取用水数据,在气候-生态分区的基础上,通过产水系数的还原计算和参数移植,获取了缺资料地区水资源评价参数。参数移植方法的优选表明,耦合空间临近和物理相似的组合方法能够有效提高参数移植的准确度。对大尺度区域产水系数的时空变化特征分析表明,产水系数较大的区域主要分布在中国的西南、北美洲西海岸、南美洲亚马逊流域和欧洲北部。此外,1960～2016年,在中国的华北和西南、北美洲的北部、非洲的中部等部分地区产水系数都表现出减少趋势。（3）揭示了近60年大尺度区域地表水资源演变规律,并分析了其非一致性演变特征。基于产水系数,针对全球60564个4级水资源区,开展了地表水资源评价。通过中国水资源公报数据、各大洲相关研究数据、72个国家人均地表水资源量数据的校验表明,计算结果拟合较好,产水系数方法可以较准确地计算大尺度区域的地表水资源量。1960～2016年,全球地表水资源总量的多年平均值约为41.058万亿m3。演变规律分析表明,北美洲和非洲的地表水资源量下降趋势显著,而且全球总地表水资源量下降趋势显著。基于广义可加模型分析了地表水资源的非一致性演变特征,结果表明,非洲、北美洲、南美洲、大洋洲和全球总地表水资源演变均有明显的时变性;而亚洲和欧洲的地表水资源的非一致性演变特征并不明显。（4）研制了大尺度区域气候-生态-水文分区,剖析了全球水资源开发利用特征。在气候-生态分区基础上,遴选了产水特征和水资源开发利用特征指标,进一步将全球划分为2561个气候-生态-水文分区。同时,基于水资源开发利用率指标分析了全球水资源开发利用特征,结果表明亚洲、非洲、欧洲、北美洲、南美洲和大洋洲的地表水资源开发利用率分别约为19.4%、6.5%、11.7%、10.5%、2.1%和1.6%;在近60年,亚洲、非洲、南美洲和大洋洲的地表水资源开发利用率均呈上升趋势,而欧洲和北美洲则呈先上升后下降的趋势。同时,1960～2017年,中国的万美元GDP用水量从42400m3减少到493.8m3,但对比英国、法国和美国等发达国家依然有具大的节水潜力。本研究的主要创新点包括以下3个方面:（1）在基础数据层面,基于分布式计算和多模型插值,整编和制作了全球成套的气象水文、地形地貌、植被土壤、河流水系和社会经济数据,全球1-4级数字河网及水资源区数据,全球国家和地区长序列连续的人口及取用水数据集。（2）在理论技术层面,构建了大尺度区域气候分区、气候-生态分区和气候-生态-水文分区的划分指标体系、标准及划分方法;提出了大尺度区域缺资料地区水资源评价参数移植的优选方法和大尺度区域地表水资源评价及非一致性分析方法。（3）在应用成果层面,划分了全球的气候分区、气候-生态分区和气候-生态-水文分区,并分析了分区的分布特征;获取了全球4级水资源区的地表水资源评价参数;开展了全球地表水资源评价和演变规律分析,并评估了全球地表水资源开发利用特征。