Zmiany klimatu Ziemi są dziś najbardziej dyskutowanym aspektem zmian globalnych. Większość obserwacji i modeli wskazuje na wzrost temperatury atmosfery i oceanów, postępujące zwiększenie zawartości gazów cieplarnianych w atmosferze, topnienie lodowców i podnoszenie się poziomu morza. Obserwacje na Ziemi (in situ) i z pokładu satelitów prowadzone są wysiłkiem światowej społeczności badaczy połączonych w organizacjach międzynarodowych. Centrum, działające już na tym polu poprzez swoje instytuty, będzie mogło lepiej skoordynować obserwacje prowadzone w Polsce, rozszerzyć ich zakres, zająć się ich kompleksową interpretacją i budować złożone modele i prognozy wymagające interdyscyplinarnego podejścia.

Konieczność stałego monitorowania dynamiki systemu ziemskiego pod kątem zagrożeń środowiskowych i cywilizacyjnych dostrzeżono w Europie już 10 lat temu, tworząc program GMES (Global Monitoring for Environment and Security) Unii Europejskiej, który wkrótce, jako GEOSS (Global Earth Observation System of Systems), przybrał postać ogólnoświatową, wchłaniając GMES jako jedną ze swych składowych. Udział w programach GMES i GEOSS wzmacnia polską sferę badawczą, integruje ją jednocześnie z europejskim i światowym obszarem badawczym. Instytuty Centrum od dawna, z sukcesem, angażują się w programy GMES i GEOSS, a po powołaniu Centrum mają szansę na objęcie roli jednego z europejskich liderów w tej dziedzinie. Ponadto Instytuty Centrum realizują obligacje państwa w zakresie rejestracji globalnych zjawisk geofizycznych, których wyniki są przekazywane do Światowych Centrów Danych.

Katastrofy naturalne i inne ekstremalne zjawiska, takie jak trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów, katastrofalne powodzie, nawalne opady, długotrwałe susze, huragany, sztormy i fale tsunami stają się coraz większym problemem życia społeczeństw. Ich przyczyny tkwią w dynamice geosystemu, uwarunkowanej także stanem pogody kosmicznej. Przewidywanie oraz ocena ryzyka wystąpienia takich katastroficznych zjawisk, wczesne o nich ostrzeganie, a po fakcie pomoc w przygotowaniu strategii zwalczania skutków w miejscach najbardziej dotkniętych kataklizmem to zadania fundamentalnych i stosowanych nauk o Ziemi, zatem także Centrum. Nie bez znaczenia są też katastrofy wywoływane przez człowieka, tj. klęski ekologiczne związane z przedostaniem się toksycznych substancji do atmosfery i zbiorników wodnych, trzęsienia ziemi spowodowane działalnością górniczą. Centrum będzie również prowadzić prace w kierunku przewidywania skutków takich zdarzeń.

Sczerpywanie bogactw naturalnych, w szczególności wody pitnej i paliw kopalnych, zagraża rozwojowi cywilizacyjnemu. Z jednej strony zwiększa to presję na poszukiwania nowych złóż prowadzonych przy pomocy coraz bardziej wyrafinowanych metod wspartych najnowszymi osiągnięciami nauki, w tym geofizyki i geologii. Z drugiej strony powoduje popyt na alternatywne, ekologiczne źródła energii (wiatr, słońce, pływy, hydroenergia, źródła geotermalne, biopaliwa), których efektywne pozyskanie wymaga wiedzy o procesach geofizycznych i geologicznych i o środowisku naturalnym. Taką wiedzą, gotową do spożytkowania na potrzeby energetyki tradycyjnej i opartej na źródłach odnawialnych, dysponują jednostki tworzące Centrum.

Centrum podejmie również problematykę gospodarki wodnej i zasobów wodnych w kontekście polityki zrównoważonego rozwoju i w warunkach globalizacji procesów przyrodniczych. Uwzględniając malejące zasoby wodne Polski, również problemy z jakością wód powierzchniowych, podziemnych i wody morskiej, niezwykle istotnym celem jest wypracowanie metod racjonalnego użytkowania wody i zrozumienia procesów zachodzących w morzach, rzekach, jeziorach oraz w zbiornikach podziemnych

Ziemia jest najlepiej poznaną planetą układu słonecznego. Badania innych planet i obiektów układu słonecznego prowadzone są zarówno z perspektywy przyszłej eksploracji, to jest poszukiwania miejsc skąd czerpać będziemy energię (3He, promieniowanie Słońca), surowce i gdzie w odległej przyszłości będziemy tworzyć bazy i habitaty (Księżyc, Mars), jak też z perspektywy fundamentalnych problemów naukowych: pochodzenia życia i kosmogonii układu planetarnego. Społeczność międzynarodowa traktuje te zagadnienia jako jedne z najważniejszych wyzwań stojących przed naukowcami i inżynierami. W obydwu aspektach jednostki naukowe Centrum pełnią w Polsce role wiodącą. Prowadzenie badań nad geosystemem wymaga stałego rozwijania narzędzi obserwacyjnych i badawczych. Stacje pomiarowe, statki badawcze, nowe instrumenty, systemy i przyrządy satelitarne do monitorowania procesów zachodzących na Ziemi i innych planetach będą tworzone we współpracy z polskim przemysłem przy udziale instytutów Centrum. Przetwarzanie olbrzymiej ilości danych, ich archiwizowanie i udostępnianie to domena technologii informacyjnych i pole do działania dla firm specjalizujących się w usługach informatycznych. W ten sposób Centrum będzie przyczyniać się do rozwoju innowacyjności w kraju i do realizacji przez Polskę strategii lizbońskiej.