在1936年，吕炯发表了《中国沿海岛屿上雨量稀少之因》，这是我国最早有关海洋气象学的学术论文。50年代，他又发表了一系列有关海一气关系的论著，系统地阐述了洋因子（海温、洋流和海冰等）对气候、大气环流、旱涝、冷暖的影响，从而在我国开创了大尺度海一气相互作用的研究，时此项研究在国际上也是很突出的。60年代他又进一步把潮和亲潮的变化与梅雨盈亏，以及对东亚大气环流的影响系起来，并从能量交换的角度探讨了海一气关系，从中寻找洋环流对大气环流影响的机制。他所提出的海水温度与水关系的观点，为我国长期天气预报、气候变化和海洋气象学究奠定了物理基础，并赋予新的生命力。他先后发表了《海温度与水旱问题》等多篇著作。事实证明，从海洋角度研究候，特别是大范围的旱涝问题，在国际上也属于极有卓越的解。炯在古气候和气候变迁的研究中也给我们留下了宝贵遗产。早在1942年，他撰写的《关于西域及西蜀之古气候及古地理》，是我国第一篇阐明我国古代洪水发生原因的著作。根据《山海经》及大量其他古籍考证，由于大冰期后高山冰川融化，冰水向下泛滥，造成洪水灾害，并在戈壁沙漠中产生不少湖沼。所以在汉代，昆仑山北麓小国林立，如楼兰、小宛、戍卢打弥等。以后水源枯竭，这些小国也就变成废墟埋于沙漠之中了。此后，他还陆续发表了《我国三个历史时期阶段的气候概况》、《冰期气候变化与海洋关系》、《冰川消长与海气关系》等论文，有力地推动了我国古气候变迁的研究。
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