1956年，畢業于北京大學物理系。
1961年，在前蘇聯科學院應用地球物理研究所獲副博士學位。
回國后在中國科學院地球物理研究所和大氣物理研究所工作，曾任大氣物理研究所所長、中國氣象學會理事長、中國工業與應用數學學會理事長。
1980年，當選中國科學院學部委員（院士）。
1984年 - 1993年，擔任中國科學院大氣物理研究所所長。
1985年 - 1993年，擔任大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室主任。
1994年，當選俄羅斯科學院外籍院士。
1995年，當選發展中國家科學院院士。
2014年，當選美國氣象學會榮譽會員。
1980年，榮獲“全國勞動模范”稱號。
1988年，項目《大氣中擾動的演變過程及其與基流的相互作用》榮獲“中國科學院自然科學獎一等獎”。
1989年，項目《計算地球流體力學研究》榮獲“中國科學院自然科學獎一等獎”。
1990年，項目《大氣環流模式設計和基本氣候數值模擬》榮獲“中國科學院自然科學獎一等獎”。
1995年，榮獲“何梁何利科技進步獎”。
1998年，項目《氣候系統模式、氣候數值模擬與氣候預測理論研究》榮獲“中國科學院自然科學獎一等獎”。
2005年，項目《氣候數值模式、模擬及氣候可預報性研究》榮獲“國家自然科學二等獎”。
2016年06月，榮獲“第61屆國際氣象組織獎”。
2020年01月10日，榮獲“國家最高科學技術獎”。
1992年 - 1997年，擔任中國共產黨第十四屆中央委員會候補委員。
2003年 - 2008年，擔任中國人民政治協商會議第十屆全國委員會委員。
1995年 - 2000年，擔任中國工業與應用數學學會理事長。
1996年 - 2001年，擔任中國海洋學會副理事長。
1998年 - 2002年，擔任中國氣象學會理事長。
1998年 - 2006年，擔任中國科學技術協會副主席。
2000年至今，擔任中國氣象學會名譽理事長。
2001年至今，擔任中國海洋學會名譽理事長。
2003年至今，擔任中國人民解放軍總參謀部科學顧問、國際氣候和環境科學中心主任。
