针对全球气候变化与区域生态响应等热点问题，创新团队利用沉积物代用指标与树轮资料、野外定点观测、实验室分析测试，以及气候与生态模拟，揭示了祁连山、黄河上游过去不同时间尺度气候变化与驱动机制；阐释了青藏高原地区近六十年来气候暖湿化规律与机理，预估了未来近百年气候变化特征；阐明了气候变化对森林生态系统与冰冻圈要素的影响，厘清了不同生态系统碳汇对气候变化的响应机理，估算了千年尺度内流区无机碳汇变化；发展了植物蒸腾水汽同位素在线测量方法，解决了植物水同位素研究中存在的氢同位素偏差问题；添加碳同位素模块改进了3-pg森林模型，参与开发了新一代fates植被模型，提高了森林模拟质量。
基于上述工作，在nature geoscience、pnas、esr、wrr、afm、cd等高水平期刊发表研究论文300余篇，出版了《祁连山生态绿皮书》、《祁连山生态系统变化科学考察报告》等系列专著；同时为西部生态文明建设建言献策，提交的系列咨询报告得到了多位国家及省部级领导的批示，并被采纳执行；逐渐形成了自然地理学、生态学、水文学等多学科交叉融合的创新团队，服务于地方生态环境建设和修复，为黄河流域生态保护与高质量发展、国家公园建设等提供科技支撑。