Рассматриваются актуальные проблемы моделирования многолетней изменчивости гидрогеологических процессов. Новизна предлагаемого подхода связана с учетом различных видов нелинейности и нестационарности моделей гидрологических рядов. На основе модельных расчетов выявлены закономерности межгодовой изменчивости речного стока в различных географических зонах. Показано единство подходов моделирования колебаний уровня озер и стока рек озерного питания. Впервые предложена нестационарная модель колебания уровня Каспийского моря, объясняющая механизм формирования его неустойчивого режима в стационарном климате. Для широкого круга специалистов в области гидрологии, гидрометеорологии, экологии, прикладной математики.