Observación y monitoreo del Sistema Tierra
Contiene todas aquellas actividades que implican métodos de caracterización estructural y funcional del Sistema Tierra. Buena parte de las infraestructuras físicas del IISTA están orientadas a capturar información de esta naturaleza.
Simulación del Sistema Tierra y cuantificación de servicios ecosistémicos
Los datos recopilados en virtud de la línea estratégica anterior son utilizados para generar modelos que simulen el comportamiento (procesos y evolución) de los tres anillos que constituyen el Sistema Tierra: Atmósfera, hidrosfera y biosfera.
Sistemas de apoyo a la toma de decisiones ambientales
Esta última línea de investigación estratégica recoge los datos y el conocimiento generados por las anteriores para ponerlos a disposición de los gestores ambientales en forma de herramientas que ayuden al proceso de toma de decisiones. Se trata de una línea que fomenta la transferencia de conocimiento entre ciencia y gestión.