在水循环的各个环节都存在着稳定同位素的分馏过程,氢氧稳定同位素是水文学中常用的两种同位素示踪剂,其对环境要素的变化状况极为敏锐,因此能够及时记录和响应环境条件的变化,被学界称为水的“指纹”,广泛的应用于降水来源、水循环过程与大气环流的研究中。在影响降水稳定同位素特征的诸多因素中,水汽源区变化首先影响着稳定同位素的分馏状况,水汽团运移过程与降水区环境特征都是其基础上,对降水中的稳定同位素特征进行再塑造。本文依据山西省境内的6个站点（太原、原平、介休、长治、大同与临汾）及省外周边11个站点（石家庄、郑州、西安、包头、延长、栾城、安塞、鄂尔多斯、渭南、封丘与呼和浩特）的降水同位素及相关气象数据,对省域降水稳定同位素的时空变化特征及主导环境效应进行了研究;基于HYSPLIT-4模型对山西省代表性站点的水汽来源轨迹进行了模拟,分析其水汽源区及气团运移轨迹;并利用OLR技术进一步探索了水汽源区变化过程对山西省降水中同位素特征的影响规律。研究结果表明:山西省内站点δ¹⁸O值的年内变化趋势呈现出较为明显的空间差异性,晋北表现为“夏高冬低”的特征,晋南具有“夏低冬高”的典型特征;晋中两站中太原站具有“夏高冬低”的特征,而介休站则表现为“夏低冬高”特点。山西省及周边地区δ¹⁸O的分布整体上呈现由东南向西北递减的趋势,并在西部的晋陕黄河峡谷及吕梁山西部地区,出现了迅速下降的过渡特征。计算临汾大气降水线方程(δD=7.44δ¹⁸O-0.63)与太原大气降水线方程为(δD=6.45δ¹⁸O-4.39)可知,临汾站LMWL的斜率与截距表现出典型的暖温带季风性气候特征,太原站更接近晋北地区的大气水线方程特征。总体上温度效应与降水量效应在各站中都有表现。晋北大同站表现出强烈的以温度效应为主的特征,降水量效应只在夏季短暂的出现;晋南临汾站的环境效应以降水量效应为主,在冬季的温度效应较为明显,但时间相对较短;晋中地区具有显著的过渡性特征,地理位置偏南的介休站与晋南地区的同位素分馏模式一致,偏北的太原站夏半年以降水量效应为主,冬半年则表现出较强的温度效应。山西省内代表性站点的水汽来源具有明显的一致性,特别是在春、秋、冬季。冬季风是山西省降水与同位素分馏过程最主要的影响因素。春季大同站与太原站受到高原季风与西风分流作用的影响;夏季各站以局地循环水汽占主导为共同特征,由北向南海洋水汽的影响越明显。水汽源区的变化与山西省降水稳定同位素的特征有着密切联系,主要体现在夏半年,这一作用过程是通过海洋水汽增强δ¹⁸O的降水量效应实现的。水汽源区变化对山西省降水稳定同位素的作用效果具有明显的地域差异,由晋南向晋北逐渐减弱,晋中地区则具有明显的过渡特征。本文的研究结果表明,作为东亚季风区边缘的山西省,其降水同位素的演变特征敏感的反映了水汽源区ITCZ位置与强度的变化特征。对山西省降水同位素变化特征及其与水汽源区变化之间的相关性进行深入研究,能够还原大气过程,追溯水汽来源,深入了解区域δ¹⁸O特征的形成机制,进而为水资源的科学管理和利用、气象变化的预测提供理论支撑,推进研究水循环机制的技术方法。还能够为山西省水资源调查提供基础的环境同位素数据,确定山西省δ¹⁸O特征的形成机制,在此基础上深入了解大气环流模式以及水循环机制,能够服务于地区水资源管理及极端事件应对等多个方面,从而为山西省水资源的合理利用与科学配置提供理论依据与预测模式。