刘兆汉是太阳地球物理学和遥感研究学术领域的先驱者，他是台湾太空计划的创始人之一，美国国家工程院外籍院士，发展中国家科学院院士，台湾中央研究院院士，曾任台湾中央大学校长、台湾联合大学系统系统校长、台湾中央研究院副院长。1990年他从美国回到台湾后，基于他早期的研究，他与美国UCAR和JPL合作提出并指导实施用于地球大气层气象和气候观测的星座观测系统（FORMOSAT-III/COSMIC）。该系统于2006年4月发射，是一个由6颗卫星组成的星座，采用GPS掩星技术，彻底改变了对地球大气的遥感观测。该系统每天可收集多达2500个经过校准的全球大气温湿度和电离层电子密度剖面的高垂直分辨率数据，使包括太空天气在内的每日天气预报得到显著改善。

　　上世纪80年代末，刘兆汉及其学生们创新开发了一种通用且廉价的技术，称为“计算机电离层断层扫描（CIT）”，用于电离层的遥感。在研究生涯早期，刘兆汉就发展了电磁波闪烁理论，包括多次散射效应，并对湍流介质中的脉冲传播问题做出了开创性贡献，这对于理解无线电波和大气相互作用以及光通信至关重要。刘兆汉还在台湾的中央大学建立了一套VHF雷达系统，用于研究大气波动和湍流。鉴于他在太阳地球物理学领域的卓越工作，确立了他在国际太空天气研究中的权威地位。

　　自上世纪90年代中期以来，他带领一组具有不同学科背景的科学家在台湾进行全球变化和可持续性研究，并确立了台湾在该领域国际上的领导地位。