张人禾主要学术贡献包括：揭示了厄尔尼诺通过西北太平洋异常反气旋影响东亚季风的机理，提出了热带海气耦合波、海洋非线性温度平流、热带太平洋异常风等因素在厄尔尼诺发生和演变中的作用，揭示了印度季风通过低层水汽输送和高层南亚高压影响东亚季风的两种途径，提出了土壤湿度影响东亚季风的机理，指出青藏高原低涡风场和环境风场与潜热加热的相互作用是导致低涡东移的重要原因，提出了青藏高原上空臭氧变化在高原气候变化中的作用，利用海洋Argo资料有效改进了中国短期气候业务预测技巧。