中国西南地区（简称西南地区）极端降水受多个气候系统的影响,并且内部相互作用复杂,具有典型的复杂系统时空关联特征和非线性动力学行为。近年来,基于气候系统的复杂网络理论和应用研究方兴未艾。运用复杂网络方法可将复杂的气候动力系统转化为气候网络形式,通过网络的拓扑参数和动力学刻画原系统中复杂的相互作用和非线性行为。将系统科学中复杂网络理论运用于西南地区极端降水的研究,能够捕捉到影响西南地区极端降水的大尺度气候要素,并且能够有效刻画其系统内部相互作用,为研究该地区极端降水的复杂性和可预测性开辟了新的方向。西南地区的极端降水相对我国其他区域可预测性较差,其根本原因是很难正确刻画西南地区极端降水与其他地区的相关特征。本文通过同步网络揭示西南和亚太地区极端降水的时空同步特征,揭示了西南和亚太地区极端降水的时空和动力学特征。研究发现,西南和亚太地区极端降水事件同步网络显著链接的概率随空间距离的变化在2000km处由幂律衰减行为转变为遥相关特征。其中,西南地区-长江中下游地区-日本区域（SYJ）是亚太地区极端降水的一个典型遥相关模式。这种SYJ遥相关模式与低纬度海洋主要水汽输送路径上的水汽通量辐合有显著关联。此外,通过定义SYJ遥相关指数来刻画SYJ雨带的遥相关特征,遥相关指数的年际变化反映了西南地区至日本区域的极端降水事件同步特征的演化。SYJ指数与北印度洋和西太平洋海表温度异常具有显著的相关性。北印度洋和西太平洋的暖海表温度可促进西南地区向日本的水汽输送,导致SYJ雨带上极端降水事件同步性增强。西南地区极端降水事件显著同步具有短程相关的特征,且该地区极端降水在空间上存在南北移动特征。于是,本文通过复杂网络方法进一步揭示西南地区极端降水事件同步的非对称特征。西南地区极端降水事件具有显著的同步特征,这与暖湿气流和干冷气流在西南地区交汇形成大范围强降水密切相关。通过网络散度揭示了极端降水由四川盆地往云贵高原推进的过程占主导地位,即西南地区极端降水由北往南演化比相反方向更加频繁。低涡和北风系统自北向南发展导致西南地区极端降水系统不断南移,低纬度气旋环流的加强造成了来自于热带地区的水汽输送加强北上,与中纬度的反气旋环流在西南地区交汇,形成了由云贵向四川推进的极端降水事件。因此,西南地区极端降水事件同步具有明显非对称的空间特征,而由北向南移动的环流系统的强度（频次）较相反方向更强（高）则是造成西南地区极端降水同步不对称性的直接原因。海洋在调节大气环流和气候变化方面起着非常重要的作用。西南地区位于印度洋和太平洋附近,海表温度异常对该地区气候产生了重要影响。本文利用延迟相关网络研究了不同季节全球海表温度和西南地区降水异常之间的遥相关特征,揭示了不同季节全球海温和西南地区降雨异常之间的遥相关联系。结果表明,太平洋、大西洋和印度洋的出度模式显著影响西南地区降水。这种模式以极端降水为主,随季节变化。进一步研究发现全球海表温度异常与降水之间的遥相关可以用入度模式来描述,入度模式主要由西南地区几个重要节点组成。分析这些节点的特征,发现西南地区节点模式主要受到赤道印度洋、赤道中东太平洋、赤道大西洋和西北太平洋等关键区的海表温度影响,并且具有特定的时间延迟。