La complessa matrice dei processi che governano l'evoluzione della superficie terrestre interessa quasi tutti gli aspetti della società di oggi. Topica esempi meteo relative questioni quali la previsione, tempeste, inondazioni e gli eventi estremi; cambiamento globale questioni quali i cambiamenti climatici, la perdita di biodiversità e il buco nell'ozono; problemi di uso del suolo per ecosistemi gestiti e non gestiti; e altri pericoli naturali. Affrontare tali problemi richiede programmi completi di osservazione sistematica, avanzate di analisi dei dati e modellazione numerica, spesso utilizzando strutture computazionale dello stato-of-the-art.