本整合計畫在研究方面包括模式建置與發展,以及氣候變遷與變異研究。模式建置與發展工作將由總計劃、子計畫一、二分別負責地球系統模式與高解析全球大氣模式、氣膠與雲微物理、區域氣候模式的建構與發展。氣候變遷與變異研究包括偵測與歸因、劇烈天氣、高解析氣候變遷模擬推估、氣候變遷機制模擬、CMIP5 全球/季風氣候變遷評析,將由總計劃與子計畫三負責。在共用研究平台方面包括模擬平台與氣候變遷資料庫,在研究推動平台方面包括整合計劃與國內研究整合、人才培育與國際合作。
氣候變遷研究室,近幾年研究成果,包含:全球氣候模式改進、全球暖化研究、海洋模式、區域氣候模式、
雲與氣膠模組、極端天氣評估、極端天氣評估、古氣候、氣候診斷模擬等。