在环境考古、古生态学领域，上世纪90年发现了距今8000年前的河南贾湖栽培水稻遗存，这是世界上最早驯化水稻的历史，具有人类文明发展史上的“断代”意义；这也是迄今为止发现的世界水稻驯化史中最北地理维度的水稻发源地。在表层地球系统模型、数据-模型同化、碳同化系统和碳循环领域，研发了中国首个天空地双碳数字孪生模拟器、中国高时空分辨率碳同化系统（CT-China和3-GAS）以及高分辨嵌套式区域碳同化系统（RCAS），并实现了国家级准业务化运行以及省、市多尺度碳排放与碳汇的高精度核算应用。在全球、国家和地方碳核算、碳中和评价方面做出贡献，得到国际同行和相关国家政府的认可。