پیش­بینی نوسانات تراز آب دریا ابزاری بسیار کارآمد به منظور مدیریت جامع دریا و حفاظت مناطق ساحلی است. از سوی دیگر استفاده از مفاهیم حاکم بر سری­های زمانی در پیش­بینی بسیار مناسب ارزیابی گردیده است. لذا در تحقیق حاضر، داده­های اندازه­گیری شده ماهانه تراز آب دریای خزر در دو ایستگاه ترازسنجی بندر انزلی و بندر نوشهر به ترتیب به مدت 40 سال و 14 سال در سواحل خزر جنوبی مورد استفاده قرار گرفت. وجود یا عدم وجود روند و بزرگی آن در داده­ها با استفاده از آزمون ناپارامتری من-کندال بررسی شد. در گام بعدی، روش­های مختلف پیش­بینی و مدل­سازی سری­های زمانی شامل «خود همبسته با میانگین متحرک تفاضلی» و «آریمای مکثر» بر داده­ها برازش داده شد. در ادامه، توانایی و دقت هر روش در پیش­بینی مقادیر آتی تراز دریا توسط معیار اطلاعاتی آکاییکه ارزیابی شده و برای تعیین بهترین مدل سری زمانی مورد بررسی قرار داده شد. نتایج پیش­بینی در مدل­های نهایی نشان   می­دهد عملکرد روش آریمای مکثر بر پایه تجزیه و تحلیل سری­های­ زمانی، در برآورد و شبیه­سازی رفتار استوکستیک تراز دریای خزر قابل قبول می­باشد. ضمن آنکه طول دوره پیش­بینی در مدل­ها نسبت به تحقیقات گذشته افزایش قابل ملاحظه­ای داشته است.