主要从事海洋中小尺度动力过程及其气候效应的研究，在Nature、Nature Geoscience等国际权威SCI期刊上发表论文70余篇，围绕深海大洋混合能量来源、驱动机理及参数化、海洋涡旋垂向热输送时空特征、变异机制及其气候效应等科学问题取得了一系列创新进展，学术贡献包括：（1）系统阐释了风能否驱动以及如何驱动深海大洋混合这一学界争论近三十年的关键科学问题；（2）发展建立了动态风生混合参数化方案，成功再现了风生深海大洋混合的时空分布特征，对提升海洋模式对气候变化的模拟和预测能力具有重要意义；（3）首次提出了中尺度涡旋垂向热输送与海气通量间的耦合动力框架，揭示了中尺度涡旋垂向热输对海洋锋面的重要维持作用，为海洋环流理论提供了新的认识；（4）揭示了涡旋垂向热输送对热带气候系统多时间尺度变异的响应和反馈作用，发展完善了热带海气相互作用理论；（5）改变了东边界上升流系统对全球变暖的响应和控制机理的传统观点，为应对气候变化对大洋东边界上升流系统的影响提供了科学支撑。荣获亚洲大洋洲地球科学协会（AOGS）Kamide Lecture奖、教育部自然科学一等奖、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金优秀青年基金、山东省青年泰山学者，担任国际CLIVAR计划模式发展工作组成员、国家南海调查航次首席科学家、科技部重点研发计划课题负责人。