Die Hauptaufgabe des Science Data System (SDS) ist das Prozessieren der wissenschaftlichen GRACE-FO Daten. Dazu gehört die Generierung von GRACE-FO Level-0 bis Level-3 Produkten ebenso wie deren Verteilung und Archivierung. Genau wie die gesamte Mission ist auch das GRACE-FO SDS eine gemeinsame US-amerikanisch/deutsche Kooperation bestehend aus dem Jet Propulsion Laboratory (JPL), dem Center for Space Research der Universität von Texas (UTCSR) und dem GFZ. Dadurch sind interne Validation und Vergleiche der wissenschaftlichen Produkte gesichert und zusätzlich sind Backup-Ressourcen bezogen auf die Datenprozessierung sowie die Archivierung gegeben.

Eine detaillierte Beschreibung des GRACE-FO SDS inklusive der Rollen und Verantwortlichkeiten der SDS Institutionen, dem Datenfluss sowie den zu veröffentlichenden Produkten und Dokumenten wurde im Science Data System Development Plan verfasst. Im Folgenden sind die wesentlichen Aspekte des SDS kurz erläutert.

Ausgehend von den Level-0 Daten, d.h. den rohen Telemetriedaten, die von den beiden GRACE-FO Satelliten empfangen werden, umfasst die Level-1 Prozessierung zwei Schritte. Im ersten Schritt werden die binär kodierten Level-0 Messungen in übliche physikalische Einheiten konvertiert. Die daraus resultierenden Level-1A Daten werden anschließend mit korrekten Zeitmarken versehen und ihre Samplingrate wird reduziert um die Level-1B Produkte zu erhalten. Zu den wichtigsten Level-1B Daten gehören die Messungen des K/Ka-Band Mikrowelleninstruments und des Laser Ranging Interferometers sowie GPS-, Akzelerometer- und Sternkamerabeobachtungen. Die GRACE-FO Level-1 Prozessierung wird von JPL durchgeführt.

Zur Level-1 Prozessierung gehört auch die Generierung von sog. De-aliasing Produkten für Kurzzeitmassenvariationen in Atmosphäre und Ozean (AOD1B), welche durch das GFZ erfolgt.

Aus den Level-1B Daten, sowie Hintergrundmodellen (z.B. um durch Gezeiten verursachte gravitative Störkräfte auf die beiden Satelliten zu modellieren) sowie anderen Hilfsdaten (z.B. Erdrotationsparameter) werden Kugelfunktionskoeffizienten geschätzt, die das Gravitationspotential der Erde beschreiben. Zur Berechnung dieser Koeffizienten wird typischerweise ein Monat an Level-1B Daten verwendet, so dass die entstehenden Level-2 Produkte eine Zeitreihe bestehend aus monatlichen globalen Schwerefeldmodellen bilden. Die GRACE-FO Level-2 Produkte werden von allen drei SDS Partnern generiert und müssen 60 Tage nach dem Erhalt der Level-0 Daten an die Nutzer verteilt werden.

Als zusätzliche Level-2 Produkte werden monatliche Mittel der ursprünglich mit dreistündiger Auflösung vorliegenden AOD1B De-aliasing Produkte (sog. GAx-Produkte) hergestellt und an die Nutzer verteilt, um gegebenenfalls ein Wiederanbringen der entsprechenden hochfrequenten atmosphärischen und/oder ozeanischen Massensignale zu ermöglichen.

In Ergänzung zu den Level-2 Produkten werden nutzerfreundlichere Level-3 Produkte erzeugt, in dem die Kugelfunktionskoeffizienten bereits in gegitterte Funktionale des Erdpotentials (wie z.B. Änderung der äquivalenten Wassersäule) umgewandelt werden. Zu den Level-3 Produkten gehören aber auch ergänzende Daten wie Geozentrumsvariationen oder SLR-basierte Zeitreihen des (die Erdabplattung beschreibenden) C20-Koeffizienten, welche für eine korrekte geophysikalische Interpretation der Level-2 Produkte benötigt werden. Offizielle GRACE-FO Level-3 Produkte werden durch JPL erzeugt. Um die Auswahl an angebotenen Produkten zu erweitern und dadurch eine möglichst große Anzahl Nutzer anzusprechen, hat auch das GFZ, in Zusammenarbeit mit dem Alfred-Wegener-Institut (AWI) und der TU Dresden, Level-3 Produkte entwickelt, die im Gravity Information Service (GravIS) Portal visualisiert werden und im ISDC zur Verfügung stehen.

Sämtliche GRACE-FO SDS Produkte von Level-0 bis Level-3 einschließlich der entsprechenden Dokumente werden sowohl in dem von JPL/NASA betriebenen Physical Oceanography Distributed Active Archive Center (PODAAC) als auch im Information System and Data Center (ISDC) des GFZ archiviert. Um sicher zu stellen, dass die beiden Archive sich gegenseitig spiegeln, erfolgt eine regelmäßige Harmonisierung.