在全球升温的背景下，干旱及高温热浪等极端水文气象灾害事件频发，严重威胁全球生态与社会经济的可持续性发展。理论上，当局地微气候在一定范围内波动时，气候变化对区域内的水、热及碳循环的影响较小。然而，一旦气候变化幅度超出某临界值，陆面与大气将形成复杂的反馈机制，导致区域水量与能量循环失衡，形成大范围的灾害事件。受限于大空间范围的观测技术与理论方法，目前对该气候变化的临界点研究仍然较为匮乏。
我院董建志教授团队基于微波遥感方法与土壤退水过程理论，界定了"水分制约"（Water limited）与"能量制约"（Energy limited）土壤水与蒸散耦合机制的临界点（Tipping point）。当气候变化的幅度超出该临界点时，土壤-植被-大气会出现强烈的反馈现象，并通过陆-气交互过程大幅加剧干旱强度，引发区域水资源危机，影响区域生态系统稳定性。根据提出的临界点理论，进一步识别了全球气候变化敏感区（图1）。研究表明，在相同的气候变化或波动幅度下，这些敏感区更容易形成强烈的陆-气交互作用，导致区域水、热及碳循环的非线性突变。
图1：全球气候变化敏感区
相关成果发表在水文学顶级期刊《Water Resources Research》，第一作者为天津大学地科院董建志教授，合作作者为美国麻省理工学院（MIT）Dara Entekhabi院士，该项研究受国家自然科学基金（52179021）的资助。
相关论文信息：
Dong, Jianzhi, Ruzbeh Akbar, Andrew F. Feldman, Daniel Short Gianotti, and Dara Entekhabi. "Land Surfaces at the Tipping‐Point for Water and Energy Balance Coupling." Water Resources Research 59, no. 2 (2023): e2022WR032472.
Dong, Jianzhi, Ruzbeh Akbar, Daniel J. Short Gianotti, Andrew F. Feldman, Wade T. Crow, and Dara Entekhabi. "Can surface soil moisture information identify evapotranspiration regime transitions?" Geophysical Research Letters 49, no. 7 (2022): e2021GL097697.
