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气候与碳通量网络的时间持久性

大气与海洋物理 2024-02-27 v1 数据分析、统计与概率

摘要

全球气候系统的持久性对于确保自然生态系统的可持续性以及社会经济繁荣的进一步发展至关重要。在本文中,我们开发了一个框架,并基于站点间的互相关性,利用 2000-2019 年间中国、美国本土和欧洲陆地区域的每日数据,分析了气候和碳通量年度网络的时间持久性。有许多关于单个节点时间持久性的研究,例如给定位置的气候变量,但网络层面的持久性却很少被讨论。在此,我们开发了一个研究网络时间持久性的框架,并将其应用于气候和碳通量。我们确定持久性的框架基于分析网络结构之间的相似性,即使用 Jaccard 指数分析系统不同年份中气候和碳通量的链接。我们的 Jaccard 结果表明,不同年份气候和碳通量网络的相似性在 0.51±\pm 0.09 范围内(p-value<0.05),这意味着在地球气候系统中研究的气候和碳通量网络通常是持久的并处于稳态。我们的结果表明,接近 50% 的链接在不同年份定期出现。我们发现当年份间隔增加时,相似性仅有非常微小的衰减。然而,我们观察到中国地区碳通量网络在 2004-2005 年和 2015-2016 年期间表现出与其他年份相似性较低的独特行为。这似乎反映了中国在这些特定年份的碳减排政策。分析气候和碳通量网络的持久性和演化,增强了我们对全球气候系统时空演化的理解。

关键词

引用

@article{arxiv.2402.15743,
  title  = {Time persistence of climate and carbon flux networks},
  author = {Ting Qing and Fan Wang and Qiuyue Li and Gaogao Dong and Lixin Tian and Shlomo Havlin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15743},
  year   = {2024}
}

备注

46 pages, 44 figures