Im Fokus von MOSES stehen die Bereiche „Hydrologische Extreme“, „Hitzewellen“, „Ozeanwirbel“ und das „Auftauen von Permafrost“, wobei sowohl der Einfluss von kurzeitigen Störungen entlang einer sogenannten Wirkungskette als auch langfriste Trends im Rahmen des Klimawandels beobachtet werden.  Im Falle der Wirkungskette „Hydrologische Extreme“ arbeiten 7 Helmholtz Zentren Hand in Hand um gemeinsam den Einfluss von Extremereignissen (z.B. Starkniederschläge) von der Quelle in der Atmosphäre über ein gesamtes Flusssystem bis hinein in dessen Mündungsgebiet zu untersuchen. Dabei werden Niederschlagsbildung, -Intensitäten und deren räumliche Verteilung, Bodenfeuchte, Oberflächen- und Grundwasser, Veränderungen in der Landschaft durch Überschwemmung, Nähr- und Schadstoffeintrag und -transport sowie deren Auswirkungen auf das Ökosystem gemeinsam und fachübergreifend untersucht.