1978年，在蘭州大學地質地理系自然地理學專業本科畢業。
1982年01月，從蘭州大學地理系碩士研究生畢業后在蘭州大學地理系任教。
1983年03月，進入中國科學院蘭州冰川凍土研究所攻讀博士學位，師從施雅風院士。
1984年07月，赴美國參加俄亥俄州立大學主辦的"極地與高山冰川學夏季研究"培訓班。
1986年，獲得中國科學院北京地理研究所自然地理學博士學位。
1987年 - 1988年05月，進入法國格勒諾貝爾大學冰川與環境一球物理所，進行博士后研究工作。
1988年06月 - 1989年01月，前往美國俄亥俄州立大學伯德極地研究中心學習與工作。
1990年04月，進入中國科學院蘭州冰川所（寒區旱區環境與工程研究所）工作。
1993年 - 1994年，以訪問學者身份前往法國原子能中心氣候與環境研究實驗室。
1995年06月 - 1999年06月，擔任中國科學院蘭州冰川凍土研究所副所長。
1995年 - 1997年，擔任美國俄亥俄州立大學訪問學者。
1999年06月 - 2001年11月，擔任中國科學院寒區旱區環境與工程研究所副所長。
2001年11月 - 2003年06月，擔任中國科學院寒區旱區環境與工程研究所所長。
2003年，擔任中國科學院青藏高原研究所研究員。
2005年，擔任國家973計劃首席科學家。
2007年，當選為中國科學院院士。
2014年，中國科學院青藏高原地球科學卓越創新中心成立，擔任中心主任。
2017年10月10日，當選中國科學院留學人員聯誼會（中國科學院歐美同學會）第一屆理事會會長。
2021年01月22日，當選歐美同學會（中國留學人員聯誼會）第八屆理事會副會長。
2022年，擔任第二次青藏高原綜合科學考察研究隊隊長。
1992年，帶領研究團隊在“第三極”鉆取了超過300米的透底冰芯，創造南北極之外最深的冰芯世界紀錄。
1997年，帶領研究團隊在海拔7000多米處鉆取了透底冰芯，創造海拔最高的冰芯世界紀錄。
2001年，榮獲“何梁何利基金科學與技術進步獎”。
2006年，榮獲“全國優秀科技工作者”稱號。
2017年05月25日，榮獲“全國創新爭先獎”。
2017年，榮獲瑞典人類學和地理學會“維加獎”。
1996年，項目《國際橫穿南極考察冰川學研究》榮獲“中國科學院自然科學一等獎”。
1997年，項目《國際橫穿南極考察冰川學研究》榮獲“國家自然科學三等獎”。
1999年，項目《古氣候和古環境研究》榮獲“國家自然科學四等獎”。
2000年，項目《氣候變化和趨勢、湖泊和海平面》榮獲“中國科學院自然科學一等獎”。
2014年，項目《青藏高原冰芯高分辨率氣候環境記錄研究》榮獲“國家自然科學獎二等獎”。
