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在国内较早开展生化反应和生态环境非线性动力学研究。承担国际合作，国家、部委和横向课题多项，建立了渤海赤潮预警预测系统。在非线性动力学理论，随机动力学理论，生化反应系统动力学理论以及赤潮预警预测等方面取得一批成果。该研究方向在《Chaos, Solitons & Fractals》、《应用数学和力学》、《力学学报》、《海洋环境科学》等学术刊物上发表论文30余篇，被SCI/EI收录4篇 次，出版专著《分岔与混沌理论及应用》 。获省部级科技奖励2项，"生化反应系统中的非线性动力学理论及应用" 获2001天津市自然科学二等奖，"分岔、混沌理论及应用" 获2004天津市自然科学二等奖。 | 
赤潮爆发时卫星遥感照片 |
具体研究方向如下： （1）
非线性动力学理论 给出了求解大阻尼非线性自治和非自治系统的任意高阶近似解的新方法、求解具有对称或非对称恢复力的强非线性系统振动的新的渐进解法、适用于一般高维含参系统的改进平均法，并给出了该系统
非线性振动近似解的计算公式；将矩阵法全部模块化，编写了可计算二维系统的任意阶、三维系统的2、3阶和高维系统的二阶Norm-Form的计算程序包；用克雷洛夫小参数法导出一类Duffing方程的高阶一致渐进解的一般形式，提高了精度，并可在计算机上实现整个求解过程。 （2） 随机动力学理论 随机动力学理论将增维精细积分法推广到随机系统，建立了随机增维精细积分法，避免了矩阵求逆和累次积分等导致数值不稳定的状况；运用随机Norm-Form方法研究非线性随机动力系统的随机分岔问题，编写了随机Norm-Form计算程序包，实现了系统的降维，为计算最大Lypunov指数和分析随机分岔提供了基础。 生化反应系统动力学理论 运用分岔与混沌理论研究了用啤酒酵母菌生产乙醇的过程，以给料频率为分岔参数，通过改变给料频率诱发混沌，提高产率；研究了双CSTR耦合系统中乙醇发酵过程中的分岔与混沌现象，可大幅提高产率，且操作简便，易于控制，经济效益显著。 | 
赤潮造成的渔业损失 |
（4） 海洋生态环境非线性动力学 运用现代非线性动力学分岔与混沌理论，对渤海赤潮多种群藻类、水生动物食物链和氮磷硅等多种营养元素以及海洋生态环境进行了研究，确定了赤潮控制因子的分岔值；将知识发现和数据挖掘用于赤潮预测，并利用遗传算法对赤潮人工神经网络模型进行了结构优化；运用极值理论和混和回归对渤海赤潮的发生频率进行预测预警。
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