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Il Dipartimento programma e coordina la ricerca scientifica e tecnologica svolta nella rete degli Istituti CNR, con l’obiettivo di ampliare la conoscenza del pianeta Terra, considerato come sistema complesso le cui componenti, strettamente connesse tra loro, sono a rischio di possibili salti di stato irreversibili a causa dei crescenti impatti antropici sul clima e la criosfera, la biodiversità, i cicli biogeochimici, l’uso del suolo e il ciclo idrologico. Occorre dunque non solo conoscere sempre meglio il funzionamento del sistema terra, in tutti i suoi modi di operare anche nel profondo passato geologico, ma anche comprendere quali sono gli impatti dell’Uomo e di un’economia improntata alla massimizzazione della crescita e dello sfruttamento di risorse.
Le attività di ricerca svolte dagli Istituti del Dipartimento si collocano quindi equamente nelle scienze della Terra e dell’Ambiente, comprendendo lo studio della geologia, dell’atmosfera, dei ghiacci, dell’oceano e dei sistemi acquatici terrestri. 
Obiettivo del Dipartimento è aumentare le conoscenze, contribuire a definire le soluzioni alle sfide globali in campo ambientale e offrire ai decisori politici le informazioni necessarie alla comprensione e soluzione dei problemi ambientali, di origine naturale e, soprattutto, antropica. Tutto questo contribuendo all’implementazione dei Sustainable Development Goals (SDG) delle Nazioni Unite.