1956年，毕业于北京大学物理系。
1961年，在前苏联科学院应用地球物理研究所获副博士学位。
回国后在中国科学院地球物理研究所和大气物理研究所工作，曾任大气物理研究所所长、中国气象学会理事长、中国工业与应用数学学会理事长。
1980年，当选中国科学院学部委员（院士）。
1984年 - 1993年，担任中国科学院大气物理研究所所长。
1985年 - 1993年，担任大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室主任。
1994年，当选俄罗斯科学院外籍院士。
1995年，当选发展中国家科学院院士。
2014年，当选美国气象学会荣誉会员。
1980年，荣获“全国劳动模范”称号。
1988年，项目《大气中扰动的演变过程及其与基流的相互作用》荣获“中国科学院自然科学奖一等奖”。
1989年，项目《计算地球流体力学研究》荣获“中国科学院自然科学奖一等奖”。
1990年，项目《大气环流模式设计和基本气候数值模拟》荣获“中国科学院自然科学奖一等奖”。
1995年，荣获“何梁何利科技进步奖”。
1998年，项目《气候系统模式、气候数值模拟与气候预测理论研究》荣获“中国科学院自然科学奖一等奖”。
2005年，项目《气候数值模式、模拟及气候可预报性研究》荣获“国家自然科学二等奖”。
2016年06月，荣获“第61届国际气象组织奖”。
2020年01月10日，荣获“国家最高科学技术奖”。
1992年 - 1997年，担任中国共产党第十四届中央委员会候补委员。
2003年 - 2008年，担任中国人民政治协商会议第十届全国委员会委员。
1995年 - 2000年，担任中国工业与应用数学学会理事长。
1996年 - 2001年，担任中国海洋学会副理事长。
1998年 - 2002年，担任中国气象学会理事长。
1998年 - 2006年，担任中国科学技术协会副主席。
2000年至今，担任中国气象学会名誉理事长。
2001年至今，担任中国海洋学会名誉理事长。
2003年至今，担任中国人民解放军总参谋部科学顾问、国际气候和环境科学中心主任。
