气象系统是由多类气象要素组成的,不同类气象要素间存在复杂的相互作用关系,同时大气空气质量变化的主要原因之一是气象因素,即多种气象要素的变化及其相互作用。因而研究气象要素之间的相关性以及空气质量和气象要素间的相关性是十分必要的。而气象要素之间的变化是复杂多样的,复杂网络作为一种能够描述多种要素关系的理论方法,被应用于气象系统复杂性的研究,其可以解释气象要素之间变化的内在规律性,突出本质特征。以往气象网络的研究往往只考虑气象中的单变量,例如只考虑气象要素中温度这一单变量的波动,忽略了和其他气象要素的相关性波动(比如温度和气压),也没有考虑到自身相关性的变化规律对空气质量的影响。针对上述问题,本文用粗粒化方法对数据预处理,在复杂网络理论的基础上构建了气象要素相关性网络,研究了地理和季节因素对气象要素相关性网络的影响。并构建了空气质量(Air Quality Index,AQI)和气象要素相关性网络,研究了不同季节影响AQI波动的气象波动。本文的主要工作有以下几个方面:建立了气象要素相关性网络模型,构建出加权有向网络,同时研究了该网络的基本拓扑性质及各性质在网络中代表的实际意义。实例研究分析了全国22个城市的温度和气压相关性网络,并对每个城市建立春夏秋冬四个季节的温度气压相关性网络,分季节对不同城市的温度气压网络的拓扑性质分析。将22个城市分为6个区域,研究地理位置不同对温度气压网络拓扑性质的影响。构建了AQI和气象要素相关性网络模型。在该网络模型中只有处于同一频繁项集中的符号化序列间才有边相连,分析网络中与空气质量波动序列直接相连的气象波动,找出不同季节中影响空气质量变化的气象波动。以上海市为例,挖掘符号化后空气质量指标和气象要素之间的频繁项集,并基于此建立了上海市四季的AQI和气象要素相关性网络,发现了上海市四个季节中AQI波动伴随的相对湿度波动、气温波动、气压波动。