水汽来源的识别与量化是校验和完善大气环流模型，解译沉积物中气候信息，以及变化环境下水循环研究的重点与难点。氘氧同位素作为降水和大气中水汽的组成部分，可以从示踪的角度提供丰富的水汽来源信息。本文基于GNIP、CHNIP及其他站点的月降水稳定同位素数据、BNIP站点的次降水稳定同位素数据和单次降水的同位素过程取样数据，结合气象学方法，从多尺度对北京地区降水和水汽的同位素及氘盈余的时空分布特征进行了系统分析，为气象学、水文学、古气候学等研究提供基础。　　从全国尺度上，利用GNIP站点及前人站点，给出了中国的区域大气降水线(LMWL)为δ2H=(7.7±0.2)δ18O+(7.0±1.8)。全年大气降水稳定同位素δ18O和δ2H的空间分布与水汽来源关系密切，明显受到东南季风、西南季风、西风带、极地气团等水汽的影响。空间上，除东北区和蒙新区大气降水δ18O表现为夏季富集、冬季贫化外，在其他地区表现为夏季贫化、冬季富集，且δ18O的变化指示着季风进退与雨带移动。氘盈余除华南区外表现为夏低冬高的趋势，与降水水汽源区的相对湿度变化一致。大气降水稳定同位素与氘盈余特征相结合，能够更好地分析各个区域大气降水水汽来源。　　中国大气降水δ18O的分布、同位素效应以及氘盈余在冬夏季差异显著。由于中国绝大部分地区的大气降水主要集中于夏季，夏季δ18O的空间分布与全国δ18O均值的空间分布相近;冬季大气降水δ18O等值线趋势比较单一，基本沿纬度平行分布，自南向北逐渐降低。冬季降水δ18O与温度之间具有很好的相关性，δ18O/T为0.68‰/℃，表明冬季降水δ18O主要受温度影响。夏季降水除个别站点外δ18O与降水量关系显著，中国夏季降水δ18O主要受降水量影响。中国冬季受极地气团及西风带水汽影响，源区温度低，湿度低，氘盈余基本大于10。而夏季氘盈余表现不同，32°N以北由于受到降水云下蒸发作用的影响氘盈余小于10，而32°N以南氘盈余基本大于10。　　从区域尺度上，北京地区的区域大气降水线(BMWL)为δ2H=(8.1±0.5)δ18O+(6.5±4.3)。降水量小于5mm的样品明显受到蒸发的影响，因此在确定当地大气降水线时，以次降水样品为统计单元，且排除降水量较少的样品后得到的大气降水线往往更具有代表性。由于蒸发影响，δ2H与δ18O之间的拟合线斜率通常小于8，使得氘盈余与δ18O反相关。北京夏季降水δ18O自南向北明显贫化，表明北京夏季降水主要受偏南的夏季风影响。对北京地区两场典型降水进行对比，结果表明729降水和901降水的同位素均表现为自南向北逐渐贫化，这两场降水的主要水汽来源为来自南方的西南季风或东南季风。901降水与729降水相比，同位素较为贫化，其可能的原因在于901降水的源区相对较远，穿越内陆地区不断产生降水，导致重同位素损失地更多，该结果得到了气象学方法的印证。　　从单次降水的过程取样监测上，北京721降水δ18O随时间的变化指示了三个降水过程:单一水汽源降水;不同水汽源混合;多水汽源降水。除不同水汽源混合阶段外，瑞利分馏模型可以很好地对本次降水过程中的同位素变化进行模拟。结合同位素混合模型和瑞利分馏模型，对北京721降水两个不同水汽源进行了识别。水汽混合前降水的同位素值与太原站六七月份均值接近，表明降水初始阶段水汽来源应该是西南方向。外来水汽的同位素取值范围为-7.9‰～-8.7‰，与天津站降水稳定同位素多年六七月份均值相近，推断外来水汽属于东南水汽。同位素混合模型表明721降水水汽混合后，来源于东南水汽的贡献比例约为65％～100％，该结果与气象学方法给出的结果基本一致。　　以上结果对于示踪与量化不同尺度（年、月、次）的水汽及降水的水汽来源具有重要意义，研究结果为水文学、气象学以及古气候研究提供了依据。