Unser primäres Forschungsfeld ist die präzise Vermessung der Figur der Erde, d.h. ihres statischen und zeitvariablen Schwerefeldes. Dazu entwickeln, betreiben und analysieren wir moderne Schwerefeld-Satellitenmissionen (CHAMP, GRACE, GOCE, GRACE-FO oder GRACE-C). Außerdem verwenden wir terrestrische und auf Schiffen oder Flugzeugen gewonnene Gravimetriedaten für regionale Auswertungen oder, in Kombination mit Satellitendaten und digitalen Höhenmodellen und Dichteinformationen, für die Berechnung von höchstauflösenden globalen Schwerefeldmodellen. 

Wir nutzen GNSS (Global Navigation Satellite System), DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) und SLR (Satellite Laser Ranging) Beobachtungen für die präzise Bahnbestimmung von allen Satelliten, die für unsere Forschung wichtig sind. Dazu betreiben wir auch eine SLR-Station, die hochpräzise, absolute Entfernungsmessungen zu einer Vielzahl von Satelliten in niedrigen, mittleren und hohen Umlaufbahnen durchführt. SLR-Beobachtungen zu LAGEOS oder LARES nutzen wir für die Bestimmung der langwelligen Anteile des Schwerefeldes. Für den ILRS (International Laser Ranging Service) und den IDS (International DORIS Service) liefern wir über die präzise Bahnbestimmung regelmäßig Koordinaten der entsprechenden Bodenstationen und Erdorientierungsparameter und tragen damit wesentlich zur stetigen Verbesserung des Internationalen Terrestrischen Referenzrahmens bei.

Basierend auf historischen und aktiven Radaraltimetrie-Satellitenmissionen untersuchen wir die zeitlichen Veränderungen des Meeresspiegels global als auch regional, z.B. im Küstenbereich. Für die Validierung der Missionen betreiben und analysieren wir ein Netz von Gezeitenpegelstationen und nutzen Messungen mit Radar und Bojen auf dem Issyk Kul (Kirgistan). Das erlaubt uns, die Beobachtungen zu validieren, Langzeitveränderungen aufzudecken und die küstennahen Gefahren des relativen Meeresspiegelanstieges besser abzuschätzen.

Im Rahmen des Global Change Observatoriums des GFZ errichten und betreiben wir ein hydrometeorologisches und geodätisches Messnetzes in Zentralasien. Zusammen mit der Altimetrie nutzen wir diese Informationen u.a. zur Erfassung von Wasserressourcen und deren Änderungen durch den Klimawandel.