Climatologue, ses travaux ont porté tout au long de sa carrière sur la modélisation numérique du système climatique, sur ses fluctuations naturelles et ses changements d'origine anthropique, et en particulier le rôle de l'effet de serre additionnel résultant des activités humaines. Membre du GIEC, membre de l'Académie des Sciences, il est l'auteur ou co-auteur de plus d'une centaine de publications dans des revues internationales, ainsi que de livres et publications destinées à un public plus large.