La superfice terrestre è il luogo dove poter osservare i processi principali di interazione tra atmosfera, geosfera e biosfera. I processi che regolano questo complesso sistema sono temi di ricerca centrali nell'ambito delle Scienze Geologiche e si declinano sia in ambiti di ricerca di base, sia in ambiti di ricerca applicativa. La superfice terrestre è il luogo dove vengono definiti tutti gli intervalli tempo, tra i quali l’Antropocene, inteso come il periodo di tempo in cui gli impatti dell'uomo sulla Terra e la sua registrazione geologica predominano sui processi naturali. La ricerca applicata allo studio di questi processi contribuisce alla valorizzazione delle emergenze del territorio ed alla sua tutela, al perseguimento di uno sviluppo sostenibile, alla comprensione dell’evoluzione dei fattori ambientali in relazione alle forzanti antropiche. Lo studio del cambiamento climatico trova abbondanti analoghi nel registro stratigrafico e paleontologico dove la ricerca applicata si direziona per simulare scenari climatici futuri. Nello specifico, le realtà più attive in questo campo sono concentrate sui seguenti quattro temi:

1. Geomorfologia e geologia del quaternario: l’attività di ricerca si focalizza sull’analisi delle forme e dei processi di modellamento costiero, fluviale, periglaciale e di versante, tenendo in considerazione l’interazione con le modifiche e gli impatti di origine antropica. Gli studi si basano sull’implementazione di analisi GIS multitemporali e multiscala e sull’applicazione di modelli numerici. Tra i principali obiettivi si descrivono la caratterizzazione delle dinamiche geomorfologiche (pericolosità/rischi) a fini previsionali di supporto della pianificazione territoriale, la conservazione e valorizzazione del patrimonio geomorfologico. Altre significative attività di ricerca riguardano la geoarcheologia e lo studio stratigrafico dei depositi quaternari, per la ricostruzione delle variazioni climatiche e ambientali. (P. Brandolini, F. Faccini, A. Mandarino, I. Rellini)

2. Geologia Marina: la ricerca è condotta attraverso studi sull'architettura stratigrafica e l'assetto morfo-strutturale dei margini continentali dei mari italiani nonché alcuni settori del Mare di Ross (Antartide). La loro rappresentazione cartografica è affiancata da studi specifici sulle aree marine e costiere più critiche per i rischi geo-ambientali (erosione e dissesti) connessi sia alle variazioni climatiche che agli eventi straordinari oppure correlati alla tettonica attiva (Mar Ligure, Jonio della Calabria ed Adriatico meridionale).
Gli studi si sono realizzati all’interno di Progetti di ricerca e collaborazioni nazionali ed internazionali (e.g.; CARG-ISPRA, EMODnet-Geology, SEALEX, S-P-HERITAGE, METIQ, PNRA; Universities of Milano, Pavia, Pisa, Roma, Palermo, Catania, Sorbonne, Côte d’Azur). (P. Brandolini, L. Crispini, D. Morelli, M. Locatelli)

3. Stratigrafia e Paleontologia: La ricerca paleontologica si concentra principalmente sulla ricostruzione paleoclimatica e paleoambientale di sequenze deposizionali attribuibili geocronologicamente ad intervalli di grandi sconvolgimenti climatici per analizzare nel dettaglio la risposta degli organismi marini a queste drastiche fluttuazioni di temperatura. Il focus tassonomico e stratigrafico è concentrato sulle sequenze paleogeniche marine superficiali caratterizzate da faune autotrofe (macroforaminiferi e coralli), ma si spazia per altri aspetti su tutto il Cenozoico e comprende lo studio di faune moderne come indicatori paleobiologici. (A. Briguglio, M. Piazza)