최근 수십 년 동안에만 이용 가능한 기후 관측 자료의 한계를 넘어, 수백 년 시간 규모에서 나타나는 최근 급격한 기후 변화의 심각성을 밝히고자 나무의 나이테를 기후지시자로 활용, 우리나라 지역 규모에서 북반구 규모의 기후 변동 패턴들의 과거 장기간 변동성을 복원함. 이를 통해, 최근 기후 변화 추세가 자연적인 내부 변동성을 벗어난, 인위적 기후 변화에 의한 결과임을 규명함. 우리 연구팀의 대표적인 연구 성과로, 몽골 주변 동북아시아 지역에서 최근 비가역적인 온난화 및 건조화 추세가 매우 급격하게 나타나고 있음을 밝히며, 기후 변화의 티핑 포인트(tipping point)를 넘어섰음을 경고함. 이는 2020년 세계적인 학술지인 Science 誌에 출판됨(DOI: 10.1126/science.abb3368). 또한 국내 분포한 소나무 및 구상나무로부터 나이테 표본을 직접 채취, 우리나라 나이테 자료망(network)을 구축을 선도, 우리나라 나이테 자료를 활용한 국제 공동 고기후 연구를 활성화함.

해빙은 높은 알베도를 가지며 해빙의 이러한 물리적 특성에 의해 대기와 해양 간 에너지 교환이 변화하기 때문에 해빙은 북극 및 고위도 기후를 이루는 중요한 요인 중 하나로 작용하는데, 최근 지구온난화로 인해 북극 해빙이 크게 감소하고 있으며, 북극 해빙의 감소는 Ice albedo feedback을 통해 북극을 더 온난하게 만들고 이로 인해 주변 생태계, 영구동토층, 인간 활동에 상당한 변화를 일으킴. 또한 북극 해빙의 변화는 중위도 기상 및 기후에도 영향을 미치는데, 한 예로 최근 북극 해빙의 감소가 중위도 Cold Winter와 연관되어 있음이 많은 선행연구를 통해 알려짐. 따라서 북극 해빙 예측에 대한 필요성이 증가하였고, 북극 해빙의 더 정확한 예측을 위해 본 연구를 통해 S-EOFs (Season-reliant EOF) 기법을 통해 산출한 북극 해빙 농도의 시공간 변동성의 지속성을 활용하여 비교적 간단하지만 효과적으로 북극 해빙 농도를 예측하는 통계 모델을 개발함. 이는 현업 역학 모델과 비교했을 때 6개월 전 예측까지 높은 예측 성능을 달성했으며, 9월의 경우 북극해 전역에 걸쳐 관측과의 상관계수가 0.5 이상으로 나타나는 등의 성과를 보임.

티벳 고원은 지구상에서 상당히 높은 고도에 위치한 지역 중 하나로, 그 독특한 지형과 기후 조건 때문에 다른 지역과는 차별화된 특징을 가짐. 특히, 티벳 고원의 기후는 눈의 알베도에 크게 의존하는데, 지면의 눈 덮임은 태양 복사의 흡수량에 영향을 미침. 눈 덮임이 줄어들 경우  태양복사의 흡수가 증가하여 기온이 올라가는 반면, 눈 덮임이 늘어날 경우 태양복사의 반사가 증가하여 기온이 감소함. 티벳 고원 지역에서는 눈의 증감에 따른 눈-알베도 피드백이 기온 변화를 일으키며, 이는 기후 변화를 가속화 시키는 역할을 함. 이런 영향은 티벳 주변 뿐만 아니라 동아시아 및 북반구 전체에 원격 상관을 통해 전파하게 됨.