近日，华南理工大学唐洪武院士领衔的未来水利交叉团队与北京大学朴世龙院士团队合作，在国际顶级学术期刊Science Advances发表论文。北京大学张尧研究员和朴世龙院士为共同通讯作者，华南理工大学土木与交通学院李军副教授（曾为北京大学博士后）为论文第一作者。该研究构建了一套基于可解释人工智能（XAI）的复合诊断体系，揭示由人为强迫主导的复合驱动型骤发性干旱（简称“骤旱”）激增，是近几十年来全球骤旱频次显著增加的重要原因。
骤旱类型划分及其变化
传统认识中，干旱通常被视为由降水减少主导的缓慢演变过程。然而，一种突发性强、发展迅猛的干旱类型——骤旱，近年来在全球范围内快速增多，对农业生产、水资源安全及生态系统稳定构成严重威胁，但其频次变化的驱动机制却不清晰。为此，研究团队利用1951–2022年多源再分析数据及CMIP6地球系统模式，构建了一套融合深度学习、可解释人工智能和降维聚类分析的骤旱驱动机制复合诊断体系，以系统剖析全球骤旱频次变化的主导机制。
人为强迫是CMIP6中全球骤发性干旱增加的主导贡献因素
研究发现，全球骤旱的主导机制已发生重大转变：过去以单一降水亏缺驱动型骤旱为主，而近十几年来，由高温、植被蒸腾增强和降水减少共同驱动的“复合驱动型”骤旱迅速增快，并已占据主导地位，直接导致全球骤旱频次激增。值得注意的是，复合驱动型骤旱具有发展更快、持续时间更长、强度更高等特点。
进一步的归因分析表明，这一转变主要由人为强迫增强所致。这意味着，人类活动不仅改变了气候系统，还通过影响植被生长强化了陆地水循环过程，从而放大了干旱风险。
研究还指出，上述变化已显著超出自然气候变率的范围。自2017年前后起，欧亚大陆、亚马逊和非洲等多个区域已出现清晰的人为驱动信号，标志着全球骤旱进入“人为主导阶段”。
从影响看，过去二十年间，全球受骤旱影响的人口从约1亿人激增至6.5亿人，陆地生态系统生产力也显著下降，碳汇能力遭到削弱。这表明，骤旱不仅是严峻的气候风险，还可能反作用于全球碳循环，形成潜在的气候正反馈效应。
论文合作者还包括德国亥姆霍兹环境研究中心Emanuele Bevacqua研究员、德国马普所Shijie Jiang研究员、中国科学院大气物理研究所袁星教授、北京师范大学周沙教授等。本研究受到国家重点研发计划（2023YFF0805702）和国家自然科学基金（42301106）等项目的资助。
当前，华南理工大学正加快布局水利科学与技术交叉学科，并筹建未来水利及海洋交叉研究院，着力打破传统学科边界，推动水利工程、海洋工程与人工智能、计算机科学与工程、机械电子、自动化、人文社科、自然地理学等领域的深度融合，探索形成“水利+X”协同创新范式，致力于打造以新工科引领传统水利转型升级、以有组织科研推动原始创新的重要载体。
新闻延伸
近期，华南理工该学科建设成果不断：第51届日内瓦国际发明展获奖名单正式揭晓，唐洪武院士领衔团队研发的“香港智慧水浸预测及预警系统-淼弈析”项目，从全球数十个国家和地区的数千项顶尖创新发明中脱颖而出，一举斩获展会金奖。该成果充分展现我国在智慧水务与城市洪涝防控领域的国际领先水平，为粤港澳大湾区构建现代化城市水安全保障体系提供了核心技术支撑与示范样板。
唐洪武院士团队创新构建的洪涝快速预警模型，融合数字孪生技术，研发出“淼弈析”智慧水浸预测及预警系统，全面提升洪涝预报、预警、预演、预案四预能力，为城市防洪装上智慧大脑。实战中，系统每6分钟滚动预报未来2小时洪涝演进，3分钟即可完成香港近1000平方公里全域模拟，效率实现量级突破；并以三维数字孪生动态可视化展示淹没情况，为应急指挥提供精准支撑，有效降低灾害损失。
相关论文信息
https://doi.org/10.1126/sciadv.aea8452
文字：土木与交通学院
图片：土木与交通学院
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责任编辑：卢庆雷
