孙德征教授的研究旨在理解气候系统在人为强迫下的稳定性，探讨诸如我们是否会经历更强烈和更频繁的厄尔尼诺事件，或者整个地球是否会因人为强迫而经历类似金星的失控不稳定等问题。孙教授通过使用一系列气候系统的数学模型来研究这些问题。他和他的团队特别感兴趣的是复杂动态系统（尤其是地球气候系统）的临界行为和涌现结构

孙教授获得了麻省理工学院(MIT)的气象学博士学位，并曾在多个领先的气候建模中心工作，包括位于普林斯顿大学的地球物理流体动力学实验室(GFDL)、在博尔德的美国国家大气研究中心(NCAR)和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)地球系统研究实验室(ESRL)。他在科罗拉多大学博尔德分校教授本科生和研究生的全球变化科学课程，并多次获得美国国家科学基金会(NSF)和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科研资助。孙教授还与NCAR的高级研究员Frank Bryan共同编辑了美国地球物理学会(AGU)关于气候动力学的专著《气候动力学：气候为什么一直在变化？》。

孙教授及其合作者为气候科学的发展做出了许多原创性贡献，其中包括：(1) 热带最大海表温度的动力海洋恒温器理论，(2) 厄尔尼诺现象的非绝热和非线性起源，(3) 通过ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）对平均状态的校正作为气候在年代际及更长时间尺度上变率的机制。孙教授的研究成果已发表在《Science》、 《J. Climate》等多家著名学术期刊上。

目前，孙教授在复旦大学担任特聘教授。此前，他曾担任环境科学研究合作研究所(CIRES)的高级研究科学家，该研究所是美国国家海洋大气局（NOAA）与科罗拉多大学博尔德分校（CU Boulder）之间的一个联合研究机构。