实验室在科研布局上力求契合地球科学发展的新趋势，研究方向着眼现代地球科学的四大支柱－地球系统观测、地球系统过程、地球系统模式与地球系统管理。突破了传统地学专业的学科分类模式，在学科布局上瞄准一流、注重特色、强调学科交叉，围绕地球系统科学和地球系统数值模拟中的关键科学与技术问题开展研究，涵盖了大气科学、海洋学、生态学、地理学、计算机科学、经济学和行星科学等当代地球科学研究的重要分支