3次元ラグランジュ流の理論式を導出し、冬季成層圏の赤道域から極域に向かう「深い循環」が東シベリアで強く、北アメリカでは逆向きとなる特徴的な構造を持つことが解明された。成層圏・中間圏の物質循環の3次元構造を記述する理論構築を行った。オゾンは赤道上部成層圏で生成され成層圏の大気循環に乗って世界中に運ばれる。その流れのルートを見出す理論ツールを開発したことになる。

津波堆積物を含む地層を垂直方向に連続してミリ間隔の高密度で年代測定を行うことで、年代的に地層の欠損がないことを確認する手法を新たに開発し、抜け落ちのない津波の履歴を復元した。三陸海岸北部（岩手県野田村）から地層を採取し、1611年慶長奥州津波由来の堆積物を発見した。一方で、同地層には1454年享徳津波による堆積物は含まれないことも確認した。この結果は、1454年に享徳津波が三陸海岸北部を襲った可能性を否定するものである。