1、气候系统的大气动力过程：
大气动力学是北京大学大气与海洋科学系的传统优势学科。近年来，我系大气动力学的研究逐步与气候系统和气候变化的研究密切结合，着重研究气候变暖背景下全球大气环流的变化、中国和东亚区域大气环流变化、大尺度背景环流变化对极端气候事件、天气尺度、中小尺度灾害性天气（如台风和暴雨等强对流天气系统）的影响，以及大气环流的改变对全球和区域气候变化的反馈。该方向也将研究全球气候系统多圈层之间的相互作用，如平流层-对流层相互作用以及大气-海洋与其它圈层之间的相互作用。
2、气候系统/变化的大气物理和化学过程：
大气成分的变化及其导致的辐射强迫的变化是造成全球气候变化的根本原因，大气物理和化学过程以及相关的各种反馈过程是造成气候模拟和预测不确定性的主要原因。该研究方向将采取观测和模拟相结合的方法研究云、气溶胶、大气污染和化学反应的微观过程和机理，尤其重视云、气溶胶和温室气体辐射强迫的气候效应。研究内容不仅包括我国和东亚区域，也将覆盖全球，不仅关注大气边界层，也将关注大气对流层、平流层等，强调大气与海洋之间的相互耦合，目的在于认识以气候系统主导的灾害性天气和极端气候事件的各种物理、化学和生物过程时空演变特征和规律。
3、气候系统/变化的物理海洋过程和海气相互作用：
该研究方向将集中在大洋环流的基本动力过程、海洋与大气之间的相互作用以及海-气耦合系统在不同时间尺度上的气候变率和气候可预报性中所起的作用。因为海洋的巨大热容量和碳容量，海洋对时间尺度较长的全球及区域气候变化起着关键作用。许多气候变化模态，如厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、太平洋年代际振荡（PDO）和北大西洋涛动（NAO）等，都是海-气耦合的结果。这些模态的演变机理以及如何把这些模态的信号应用到气候预测也将是我们的研究内容。我们还将研究近岸和区域海洋环流以及它们与海岸带生态环境系统的相互作用、海洋在全球碳循环中的作用、海气相互作用在灾害性天气系统如台风中的作用等。
