針對全球氣候變化與區域生態響應等熱點問題，創新團隊利用沉積物代用指標與樹輪資料、野外定點觀測、實驗室分析測試，以及氣候與生態模擬，揭示了祁連山、黃河上游過去不同時間尺度氣候變化與驅動機制；闡釋了青藏高原地區近六十年來氣候暖濕化規律與機理，預估了未來近百年氣候變化特征；闡明了氣候變化對森林生態系統與冰凍圈要素的影響，厘清了不同生態系統碳匯對氣候變化的響應機理，估算了千年尺度內流區無機碳匯變化；發展了植物蒸騰水汽同位素在線測量方法，解決了植物水同位素研究中存在的氫同位素偏差問題；添加碳同位素模塊改進了3-PG森林模型，參與開發了新一代FATES植被模型，提高了森林模擬質量。
基于上述工作，在Nature Geoscience、PNAS、ESR、WRR、AFM、CD等高水平期刊發表研究論文300余篇，出版了《祁連山生態綠皮書》、《祁連山生態系統變化科學考察報告》等系列專著；同時為西部生態文明建設建言獻策，提交的系列咨詢報告得到了多位國家及省部級領導的批示，并被采納執行；逐漸形成了自然地理學、生態學、水文學等多學科交叉融合的創新團隊，服務于地方生態環境建設和修復，為黃河流域生態保護與高質量發展、國家公園建設等提供科技支撐。