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1916年2月出生于天津。1940年毕业于清华大学（当时为西南联大），1948年获美国芝加哥大学博士学位。1946-1950年在芝加哥大学从事研究工作，1950年10月回国，先后在科学院地球物理所和大气物理所任研究员、大气物理所所长。1981-1985年任中国科学院副院长、现任科学院特约顾问；1979-1987年任中国气象学会理事长，现为名誉理事长。他还受聘为芬兰科学院外籍院士、英国皇家气象学会荣誉会员、美国气象学会荣誉会员，并任多个国际学术组组长。1980年当选为中国科学院院士。
从事动力气象、高原气象、海气关系、大气与地表面过程、全球变化等领域的研究。早期从事大气环流和长波动力学研究，继C.G.罗斯贝之后，提出了长波的能量频散理论，是对动力气象学的重要贡献。50年代，和Flohn分别独立地提出了青藏高原在夏季是个热源的见解，由此开拓了大地形热力作用的研究。1958年与陶诗言等提出了北半球大气环流的季节性突变，引出对此一系列的研究。60年代对大气风场和气压场的适应理论作出了重要贡献。自70年代后期起，从事地－气关系和从事并倡导全球变化的研究，使中国这方面研究在国际上占有一席之地，为“八五”国家重大基础研究项目《我国未来（20～50）生存环境变化趋势预测研究》的首席科学家。
截至2003年，出版专著12部，在国内外学术刊物上发表论文145篇，其中被SCI核心刊物收录18篇，共被引用520次；国内论著136篇被引用743次。1980年当选为中国科学院院士。1987年获得国家自然科学一等奖，1995年获得第一届何梁何利最高奖--科学与技术成就奖和陈家庚地球科学奖。2003年被世界气象组织授予第48届国际气象组织奖（IMO）。2005年获国家最高科技奖。
2013年10月16日逝世于北京。
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