Unter der Leitung von Francis Bretherton untersucht das von der NASA gegründete „Earth System Sciences Committee“ seit 1983 die dynamischen Korrelationen zwischen biologischen, chemischen und physikalischen Prozessen im Erdsystem. Durch stetes Beobachten und Messen von Parametern können Zyklen und Prozesse der diversen, sich beeinflussenden Sphären (Atmosphäre, Hydrosphäre, Kryosphäre, Geosphäre, Pedosphäre, Lithosphäre, Biosphäre und Magnetosphäre) quantitativ abgebildet und analysiert werden. Eine fortwährend präziser werdende Vorhersehbarkeit künftiger Veränderungen auf der Erde ist anhand dieser Modelle möglich. Die ganzheitliche Betrachtung schließt zudem die Auswirkungen der menschlichen Gesellschaft auf das System Erde ein. So ist es möglich zu prognostizieren, wann und in welcher Weise auf globale Veränderungen, seien sie natürlichen oder menschlichen Ursprungs, effektiv reagiert werden kann.