基于气候网络(CN)的伊比利亚半岛降水时空分析与干旱演变研究

为解决伊比利亚半岛(IP)日益严重的干旱问题及其与气候变化的关联，研究人员采用气候网络(CN)方法分析1940-2022年再降水数据，揭示了两个显著不同的降水子时期（1940-1975年和1975年后），发现后期干旱年份与常态年份差异缩小，表明近40年IP地区持续干旱化趋势。该研究为区域气候适应策略提供了新视角。

　　

研究背景与意义
伊比利亚半岛正面临日益频繁和严重的干旱事件，这一趋势与全球气候变化密切相关。传统研究多关注局部降水变化，但对干旱事件的时空关联性及其网络化特征缺乏系统性分析。气候网络(Climate Networks, CN)作为一种新兴的复杂系统分析方法，能够捕捉降水数据的非线性关联和空间传播模式，为理解区域干旱机制提供了全新视角。

研究方法与技术
研究团队利用ERA5再分析降水数据（1940-2022年），构建覆盖IP的41×61网格气候网络。关键技术包括：1) 采用类似标准化降水指数(SPI)的归一化方法处理数据；2) 基于Berezin等提出的CN构建方法，通过交叉协方差函数计算节点间关联强度(W_rl)和时间延迟(T_rl)；3) 使用Kullback-Leibler散度(KLD)量化网络结构差异；4) 分析聚类系数(C_l)的空间分布特征。

研究结果

1. 网络结构差异
   通过比较干旱年份(S)与非干旱年份(N)的CN权重分布，发现1940-1975年间干旱年份的KLD值显著高于后期（1975-2022年），表明后期干旱事件与常态降水模式趋同。

2. 时空演变特征

• 关联强度分析显示，1975年后网络连接强度(W_rl)普遍增强，尤其在长距离节点间（>200 km）。
• 时间延迟(T_rl)分布表明，后期降水信号传播速度加快，可能与大气环流模式改变有关。

1. 聚类特性
   全球聚类系数(Cl)在1975年后显著降低（图7），反映降水事件的局部聚集性减弱，与IP"副热带化"气候特征一致。

结论与讨论
研究证实IP存在明显的降水制度转变：1975年前干旱为异常事件，而后期干旱常态化，印证了荒漠化加剧的趋势。这一发现与de Luis等基于MOPREDAS数据库的结论相互验证，共同指向全球变暖背景下副热带高压北移的影响。气候网络方法通过量化降水时空关联，为区域气候风险评估提供了创新工具，其揭示的网络结构稳定性变化对水资源管理和生态保护具有重要预警意义。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加主观推断；专业术语如SPI、KLD等首次出现时已标注说明；数学符号通过_{/^{标签规范呈现）}}