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水循环是联系陆地表层各圈层的纽带与核心。作为其输入项的大气降水，是陆地水资源的根本来源。在陆地—大气水分循环的过程中，水汽来源及其输送过程又是决定降水的一个重要因素，因此对区域水汽的来源、分布及其输送规律的分析研究，有利于深刻明晰水循环特征。环境同位素作为近年来兴起的一种新的研究水循环过程变化的技术手段，可做为水循环的自然示踪剂，并进一步来反演天气系统以及大气环流过程。
本研究通过2005～2006年观测期内，在中国大气降水同位素观测网络(CHNIP)中的30个站点进行月尺度大气降水样品的系统采集，分析其中的稳定氢氧同位素组分信息，并汇总各站点同步观测的风、温、湿、辐射等气象要素，获得了宝贵的大量的第一手数据。
论文根据观测期内436组降水中的δD和δ18O值，给出中国大气降水线方程(δD=7.44δ18O+1.61)及各局地降水线方程(LMWL)。不同的降水线截距和斜率反映了不同地区水汽来源及循环方式的空间差异；全国尺度上的温度效应显著，并且越靠近内陆地区越显著；南部沿海地区的降水量效应显著(变化梯度为-0.6‰/100mm)，华北和西北干旱区在夏季存在降水量效应(变化梯度分别为-2‰/100mm和-4‰/100mm)，而在远离海洋的内陆东北地区，不存在降水量效应；在南部、华北和青藏高原区，高程是控制降水中δ18O的主要地理因子(变化梯度分别为-0.2‰/100mm、-0.2‰/100mm和-0.3％0/100mm)，在西北干旱区和东北地区纬度则是主要因子；各区域影响降水δ18O的气候因子存在一定差异，对这些因子的筛选将有助于应用气象观测资料对历史环境的定量恢复：此外，降水中δ18O的空间分布对我国范围内季风的建立和撤退、雨带的推进变化及台风/强热带风暴的路径有一定的指示作用。借助同位素分馏模型，同时结合水汽通量数据，可对各地区不同来源的水汽比例进行估算。
关键词：大气降水，δD，δ18O，CHNIP，水汽来源水循环是联系陆地表层各圈层的纽带与核心。作为其输入项的大气降水，是陆地水资源的根本来源。同时，降水也是描述气候变化的关键指标，许多气候因子的变化都集中体现在降水的变化上。因此，要了解当今气候变化的原因，对降水的变化特征及趋势规律的研究必不可少。而在陆地—大气水分循环的过程中，水汽来源及其输送过程又是决定降水的一个重要因素。每个地区降水量的多少不但与该地区的地理位置有关，同时也与大尺度环流背景下的水汽输送特征密切相连。因此对于区域水汽的来源、分布及其输送规律的分析研究，有利于深刻明晰水循环特征。
环境同位素作为自然水体中的重要组成部分，在非常敏感地响应环境的变化。在水循环过程中，水汽即作为载体，又作为相变的主体，蕴含在其中的环境同位素组成也就必然发生变化。因此，我们可以将同位素作为水汽来源及运动路径的自然示踪剂，进而来反演天气系统以及大气环流过程。
本研究于2005～5006年观测期内，在中国大气降水同位素观测网络(CHNIP)中遍布全国范围的30个站点进行月尺度大气降水样品的系统采集。具体方法是：在室内准备一个足够大的容器，每次降雨后，将在室外盛雨器中收集的降水倒入该容器。每月的最后的一天，将历次降水的混合，取50ml装入水样瓶中，密封保存。各观测站点收集的降水样品，每半年一次，送至CERN水分分中心，并在中国科学院地理科学与资源研究的环境同位素分析实验室，利用同位素质谱仪FinniganMAT253，TC/EA法测定其中的δD和δ18O含量。
通过获得的降水中稳定氢氧同位素组成，并结合气象要素，探清了中国范围内大气降水稳定氢氧同位素组成的特征及时空分布，确定了不同地区降水的主要水汽来源及运动路径。
基于以上室内外实验及观测结果，主要得到以下结论：
(1)根据观测期内30个站点436组降水中的δD和δ18O组成，给出中国大气降水线方程：δD=7.44δ18O+1.61，方程的斜率与以往的研究成果较为接近；同时，给出各局地降水线方程，LMWLs的差异反映了不同地区水汽来源及循环方式的空间差异；
(2)全国尺度上的温度效应显著：δ18O=0.23T-11.14，并且越靠近内陆地区，δ18O与温度的正相关关系越密切；南部沿海地区的降水量效应显著，变化梯度为-0.6‰/100mm。华北地区和西北干旱区在夏季存在降水量效应，分别为-2‰/100mm和-4‰/100mm。而在远离海洋的内陆东北地区，不存在降水量效应；在南部、华北和青藏高原区，高程是控制降水中δ18O的主要地理因子，海拔每升高100m，δ18O含量相应贫化0.2‰、0.2‰和0.3‰，在西北干旱区和东北地区纬度则是主要因子；全国尺度上，高程与δ18O的变化梯度为-0.08‰/100m；
(3)其它影响降水δ18O的气候因子在各区域也存在一定差异：南部地区为地表温度、露点温度、大气压和风向，华北地区为总辐射总量、光合有效辐射总量和日极大风速，东北地区为地表温度、水汽压和净辐射总量，青藏高原区为大气压，而西北地区主要为温度、气压和相对湿度。区域及局地站点影响降水δ18O气候的筛选将有助于利用气象观测资料对历史环境的定量恢复；
(4)总体来看，全国各地区2006年δ18O降水量的加权平均值都高于2005年。δ18O值年内的波动是我国典型大陆性气候周期变化规律的反映：冬季，西北地区和东北地区的降水δ18O最贫化，体现了北冰洋等高纬度的水汽来源；夏季，由南部沿海—华北、西北地区的东部—东北地区中部和北部δ18O的沿程衰减，体现了来自海洋的水汽由沿海向内陆的移动过程。高海拔区的青藏高原是该期间内降水δ18O最贫化的地区。同时，西北地区由于局地再蒸发的水汽(通常含重同位素)是降水的主要水汽来源，因而降水δ18O值最为富集。冬、夏季风交替的春、秋两季，主要依赖于局地再循环水汽产生降水的西北地区北部和华北地区δ18O值较为富集；
此外，降水中δ18O的空间分布对我国范围内季风的建立和撤退、雨带的推进变化及台风/强热带风暴的路径也有一定的指示作用：南部和华北地区，雨季开始前δ18O值相对较高，雨季开始时δ18O值出现下降趋势，雨季过后δ18O值又逐渐富集。由于雨季开始时期的差异，青藏高原区(6月)和华北地区δ18O值出现贫化的月份(7～8月)要稍晚于南部地区(从5月开始，并持续到6月)。这些地区在雨季开始前及雨季结束后的月份内，δ18O值都相对较高。而内陆的东北地区和西北地区，降水δ18O的变化主要表现为与温度的周期性变化一致—东北地区为1～5月δ18O值随地面温度的升高逐渐上升，在降雨量最丰沛的6～10月，δ18O值较高，11月左右开始，δ18O值又呈逐渐下降趋势；而西北地区则为，δ18O值在1～7月不断富集，8～12月逐渐贫化。最大值出现在夏季，最小值出现在冬季；
此外，δ18O对南部地区夏季季风期降水水汽来源的三条主要通道—体现南亚季风的西南水汽通道、体现南海季风的南海通道和副热带季风的东南水汽通道有很好的示踪作用，对2005～2006年观测期内发生在南部海域的台风/强热带风暴也有一定的指示作用；借助同位素分馏模型，并结合水汽通量数据，对2005年夏季季风期不同来源的水汽在CHNIP站点降水中所占比例进行了估算。