、热浪甚至太阳风暴这样的破坏性事件突出了现代社会的脆弱性。
变化的气候
基于对大气中气体的辐射特性的深入研究和对大气中气体的测量，早在20世纪初人类就认识到，人类能够改变地球的全球气候。温室气体通过吸收和释放热量，具有正的辐射强迫作用并加热地球的表面。没有什么人类活动和自然过程将保持不受地球所面临的预期幅度和速度的气候变化的影响。有效地应对气候变化自然依赖于基础研究，但是人们的研究也必须考虑水、生命、大气环流和人类活动之间复杂的相互作用。这些因素决定着气候变化如何和在哪儿发生，气候变化对地球系统组成部分的影响；以及人类如何最好地减轻这些影响，或者以最小的代价适应它们。
地球与生命
重建地球的起源与演化以及地球上生命的进化过程，毫无疑问构成了最伤脑筋的科学努力之一，也是最令人望而却步的任务之一。复原地球的自然与生物历史，需要集成完整系列的科学学科，包括物理学、化学、地质学、水文学、生物学和数学科学等。
地圈—生物圈联系
对地球系统功能至关重要的化学物质最终将生物的(生物圈)和非生物的(水圈、大气圈和岩石圈)组分联系在一起。化学物质(例如碳、氮和氧)在生态系统的生命和非生命部分流动，以不同的速率、在不同的时间尺度上不断地被吸收、排除、保存和循环。地圈和生物圈之间的联系和循环发生在广泛的物理尺度上。微生物群落从洋底的热液喷口内到高山的湖泊和土壤中都有分布。海洋表层内化学物质的生物生产最终会在大气云层的形成过程中发挥重要作用。因此，要充分理解这些生物地球化学循环，需要同时考虑生命和非生命的组分。
水——变化的前景
水对生命的许多形式都是不可或缺的。全球海洋包括了地球全部水量的97%以上。陆地水系统一直从地球表面以下(地下水)延伸到大气层，并包含了水的许多形态，从冰到雪再到雨。水循环也延伸到了地球内部，在火山和地热系统中发挥着作用。
建议
地球科学家日益认识到，他们的贡献必须超越个人的观点，并且跨越严格限定的研究学科领域。而且，地球科学家意识到不仅必须与其他领域的科学家和工程师共享他们的专业技术、知识和见解，而且自己领域的科学进步与其他学科领域的知识、研究和见解有密切的联系。将新的方法和范式引入一门学科可能引起混乱，但由此产生的在科学理解上的突破可以迅速推进科学前沿的发展。
为此，提出以下建议：
1.支持和培育基础地球科学学科研究计划；
2.大胆拓展新的方向，交叉和融合其他学科；
3.提倡一种能认识到变革研究具有风险的文化；
4.明智地投资于下一代的工具、技术和方法，包括能够实现跨学科边缘研究的先进的计算能力，并予以负责任的管理；
5.宣传地球科学在减少自然灾害风险中发挥的关键作用；
6.建立NSF内部以及与联邦其他机构、私营部门、国际组织，乃至美国以外的其他机构的有效、持久的伙伴关系；
7.认识到对地球科学迎接增加自然系统恢复力的挑战的强烈需求；
8.建立地球科学的研究人员与学前和基础教育(K-12)之间的桥梁，以促进儿童和青少年对地球科学概念的理解；
9.建立一个广泛、多样化的地球科学研究人员的队伍体系，这些地球科学研究人员能够将创造性方法应用于所有层次上的地球科学教育和素养培养；
10.向决策者和思想领导者提供重要的、可能是关键性的地球科学研究成果和发现，以建设可持续未来。
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