趙柏林對大氣科學的國際合作，做出了很大貢獻，他是國際大地測量及地球物理協會(IUGG)中國際雲降水委員會(ICPP)執行委員(1986―1992)，國際核化與大氣氣溶膠委員會(ICNAA)委員(1992―1996)，曾赴美國、日本、德國、蘇聯等國講學和訪問。他主持了世界氣候研究計劃中全球能量與水循環試驗(GEWEX)和熱帶降雨測量衛星(TRMM)的中日國際合作項目。 1961 雲霧中的電荷；
1987 《大氣探測原理》
1989 利用微波輻射計研究雲雨過程；
1994 衛星TIROS-N TOVS資料研究大氣及雲層特性；
2001 《趙柏林文集》
1?趙柏林、丁榮良，雨層人工增雨的可能性(壹)，氣象學報，1963，33。
2?趙柏林、薛凡炳，關於冰雹成長機制，氣象學報，1963，33。
3?趙柏林、尹宏、李慧心、胡成達、朱元競，微波遙感大氣層結原理和實驗，中國科學， 1980，9。
4?趙柏林、趙文中、杜金林，微波遙感水面油汙狀況的研究，中國科學，1983，3A。
5?趙柏林、王強、毛節泰、秦瑜，光學遙感大氣氣溶膠和水汽的研究，中國科學，1983，10B 。
6?趙柏林、韓慶源、朱元競，微波遙感土壤濕度的研究，中國科學，1985，5B。
7?趙柏林、韓慶源、朱元競，微波波段大氣衰減的研究，氣象學報，1987，45(1)。
8?趙柏林、張靄琛，大氣探測原理，氣象出版社，1987。
9?Zhao Bolin,Zhang Chengxiang,Mao Jietai and Wang Qiang，Optical Remote Sensing of Atmospheric Asersol,Vapor and Trace Gas NO2,Aerosol and Climate， Hampton:A Deepak Publ?,1988.
10?Zhao Bolin,Microwave Radiometer Remote Sensing of Atmospheric Sounding， Oil Slick and Soil Moisture，Microwave Remote Sensing of the Earth System,Hampton:A?Deepak,Publ?,1988.
11?Zhao Bolin,Study on Cloud and Rain by Microwave Radiometer Observation， Atmospheric Research,1989，24(4).
12?趙柏林、張呈祥、毛節泰，大氣痕量氣體NO2的研究，中國科學，1989，11B。
13?趙柏林、傅強、杜金林、胡成達、李慧心，微波遙感大氣特性和天氣變化，中國科學， 1990，4B。
14?Zhao Bolin,Yu Xiaoding On Eastern Asian Duststorm，Advances in Atmospheric Sciences,1990,7(1).
15?Zhao Bolin,Study on Microwave Remote Sensing of Atmosphere,Cloud and Rain ，Advances in Atmospheric Sciences，1990，7(4).
16?Zhao Bolin,Zhen Jinming,Hu Chengda,Du Jinlin,Zhu Yuanjing,Zhang Chengxiang,Study on Cloud and Marine Boundary Layer，Advances in Atmospheric Sciences,1992,9(4).
17?Zhao Bolin,The Status of Atmospheric Aerosol of Eastern Asia，Nucleation and Atmospheric Aerosol，Hampton:A?Deepak Publ.，1992.
18?Zhao Bolin,Li Wanbiao,Zhu Yuanjing,Study on Atmospheric Ozone in East Asia ，Advances in Atmospheric Sciences，1994,11(1). 趙柏林教授主持的“淮河流域能量與水分循環試驗和研究”（1997―2003），它是世界性大氣科學試驗之壹。因為全球能量與水分循環試驗（GEWEX）在全球設立五大試驗區，亞洲為東亞季風區試驗（GAME），中國“淮河流域能量與水分循環試驗和研究”是亞洲季風區試驗的重要組成部分。
它是中國自然科學基金重大項目和日本文部省的科研項目，有中日韓24個單位參加。
趙柏林院士領導的項目組圓滿完成了項目的實驗和研究任務，在淮河流域氣象、水文觀測試驗的組織與實施方面；在試驗資料的回收與建庫，以及在資料的四維同化系統研制方面；在淮河流域水熱循環結構研究、水文-氣象模式嵌套和預報、TRMM衛星和雷達資料用於暴雨監測和預報等方面都具有創新和特色，總體上達到了國際先進水平。具體表示在：
1．於1998年和1999年在以淮河流域為中心的中國東部地區成功地開展了大型的氣象和水文聯合外場觀測試驗，這是第壹次包括了數字化天氣雷達和多普勒雷達組成的三維觀測網，觀測了梅雨鋒系統中的中尺度和中尺度的雲和降水的四維結構。這是國內外首次在東亞半濕潤季風區開展的氣象與水文聯合試驗。
2．研制出的區域資料同化系統及四維同化資料數據集，已被國際和國內相關研究工作應用。這些資料對於東亞季風和梅雨鋒系統的診斷分析和機理研究有很重要的價值。HUBEX資料的高質量獲取，對於東亞季風試驗計劃（GAME）的高質量再分析資料集的建立，做出了重要貢獻。對世界氣候研究計劃起到推動作用。在GAME計劃中HUBEX起到了重要作用。
3．研究了淮河流域水熱循環中不同物理過程的作用及其對區域氣候的影響，獲得了淮河流域能量和水循環的綜合物理圖像，以及陸面過程中的定量參數和地氣交換特征。這些結果已被用於氣候模式的改進和預報中，並在應用中取得了良好的效益。
4．利用最新TRMM等衛星和雷達探測資料，反演和提出了淮河流域梅雨鋒系統中的中尺度雲雨結構特征，為深入了解梅雨鋒暴雨的形成機制和暴雨預報，提供了重要的物理依據，該項研究在中尺度短期暴雨預報中成功地進行了暴雨數值模擬實驗和實時預報，取得了良好的效果。
5．利用獲取的試驗數據，改進了區域氣候模式，研制出新的陸面過程模式和水文模型，並且進行了區域氣候模式與水文模型的耦合研究，在江淮梅雨和淮河汛期降水的氣象水文預報中取得了明顯效果。在淮河流域洪水預報中已經發揮了良好的作用。
6．在參加GEWEX/GAME的國際合作中，取得了突出的成果。特別是在中日科學家通過***同開展淮河能量和水循環研究、在東亞季風過程的觀測、分析、數值模擬等合作研究，促進了兩國科學家的合作與交流，產生了良好的國際影響。 1970-1987 微波輻射計及其環境遙感應用；
1988-1992 西北太平洋雲輻射實驗；
1986-1990 微波遙感海洋大氣邊界層及數據處理；
1986-1990 TIROS-N TOVS精確反演；
1993-2003 淮河能量與水分循環試驗 ；