长期从事物理-生物地球化学模型的研究工作，研究方向包括生物地球化学模型研发及其在太平洋和边缘海的应用；营养盐在海洋中的输送、初级生产力和对碳循环的影响；铁对全球生产力和碳循环的影响；人类活动对全球气候和边缘海环境的影响；海洋生态系统预测等。在海洋生态环境模拟与预测、生态环境演变机制等方面做出了国际一流的成果和突出的贡献。先后主持和参加了美国国家科学基金委、美国国家航空航天局和美国国家海洋与大气局30项研究项目，曾经被聘为美国、中国等国家基金委和重大项目评审专家。在国际著名学术刊物上发表论文和专著120篇，其中在《Science》上发表论文2篇。论文已被引用4400余次 (Google Scholar)。
近期的研究成果主要包括以下两个方面：

（一）开发了国际领先的海洋生物地球化学系统模型以及海洋动力-生物化学耦合模型，为研究和预测海洋生物动力学演变过程提供了关键手段和方法。
（二）利用模式和海洋观测数据包括卫星遥感信息揭示了气候变化对太平洋及边缘海碳循环和生态环境的影响过，包括对中国海碳循环和重要生态过程都有深入的研究和发现。