Доктор географических наук, профессор, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой океанологии, декан географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.
Главные научные достижения С.А. Добролюбова связаны с выяснением роли океана в долгопериодных колебаниях климата. Им впервые количественно описано океанское звено глобального гидрологического цикла, установлены причины формирования межокеанского конвейера, определена роль основных водных масс Мирового океана в глобальном пресноводном балансе и переносе тепла. Участник 7 океанских экспедиций в Атлантическом океане по международным программам WOCE (“Глобальный эксперимент по циркуляции океана”) и CLIVAR (“Изменения климата”).
С.А. Добролюбов возглавляет Ученый Совет географического факультета, специализированный диссертационный совет по гидрометеорологии при МГУ. Член Президиума Русского географического общества, член Национального комитета Международного научного совета по изучению Мирового океана (SCOR), Межведомственной комиссии по морскому наследию Морской коллегии при Правительстве РФ, член экспертных советов в разных организациях и фондах, включая международные.
Опубликовал более 150 научных и учебно-методических работ, в том числе 10 монографий и учебников.
