Важной задачей, имеющей отношение к климату и погоде, является измерение солнечной постоянной – количества энергии, приходящей от Солнца. Для этого также необходимы спутниковые измерения. Хотя формально это относится к физике Солнца, тем не менее из-за важности этого параметра для моделирования земного климата подобные измерения традиционно включаются и в программы геофизических исследований.
Только глобальные спутниковые наблюдения позволяют с высокой точностью изучать гравитационное поле Земли и его вариации: эта задача решалась в рамках проектов GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment, Эксперимент по изучению гравитационного поля и климата, запущен в 2002 г.) и GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer, Аппарат для изучения гравитационного поля и постоянных океанических течений, 2009 г.). Измерения гравитационного поля важны для изучения целого ряда вопросов, таких как построение карт океанских течений, исследование таяния ледников, а также изучение последствий землетрясений.
Прогноз погоды базируется на спутниковых данных.
Особенностью геофизических исследований является необходимость длительного мониторинга, поскольку многие корреляции (например, изменение числа ураганов в зависимости от средней температуры) значимо проявляются только на больших масштабах времени. Поэтому требуются постоянные наблюдения, для чего необходимо поддерживать орбитальные группировки спутников, оснащенных соответствующими приборами. Сейчас на орбите постоянно работает несколько десятков спутников для изучения Земли, созданных разными странами. Лидерами в этой области являются Европейское космическое агентство и NASA.
В настоящее время для исследования Земли из космоса постоянно работают несколько десятков спутников.
Говоря о современных исследованиях Земли из космоса в России, можно выделить серию геостационарных спутников «Электро-Л», предназначенных для комплексных исследований в области климатологии, экологии, мониторинга погоды, изучения магнитного поля и решения некоторых других смежных задач.
Во многих случаях для получения необходимой научной информации нужны не только космические наблюдения, но и работа метеостанций на поверхности, а также исследования с помощью геофизических ракет, самолетов и баллонов (аэростатов) в атмосфере (часть нагрузки космических аппаратов со временем должны взять на себя более дешевые беспилотные летательные аппараты). Это необходимо и для калибровки измерений, и для получения дополняющих данных и требует координации исследовательских программ, осуществляемых зачастую разными ведомствами в разных странах. Кроме того, часто космические данные нужны для использования в компьютерных моделях (прогноз погоды, изменение климата, поведение экосистем и др.). Поэтому необходимо согласовывать требования аналитиков с подходами разработчиков спутников и программ наблюдения, а данные мониторинга после первичной обработки должны попадать в открытый доступ.