با عنایت به توانمندی فن‌ سری‌های زمانی در الگوبندی و پیش‌بینی رفتار پدیده‌های مربوط./ به آب، این پژوهش با هدف پیش‌بینی تغییرات سطح آب زیرزمینی حوضه آبریز تسوج با الگوی سری‌ زمانی انجام شده است. برای این منظور داده‌های تراز آب زیرزمینی در مقیاس ماهانه از سازمان آب منطقه‌ای استان آذربایجان شرقی بین سالهای ۱۳۹۱-۱۳۷۳ اخذ گردید. پس از برازش الگوهای مختلف بر داد‌ه‌های تراز آب، الگوی ( ۲,۰,۳) ARIMA با داشتن کمترین مقدار آگاهی آکائیک (۷۶/۷۸-) نسبت به سایر الگوها مناسب تشخیص داده شد. لذا افت سطح آب زیرزمینی از سال ۱۳۹۲ تا سال ۱۴۰۱ نسبت به سال پایه (۱۳۷۳) با الگوی (۲,۰,۳) برازش داده شد و تغییرات سطح آب زیرزمینی تا سال ۱۴۰۱ با الگوی به دست آمده، در نرم افزار R پیش‌بینی گردید. نتایج نشان داد با فرض ادامه یافتن شرایط بهره‌برداری موجود و روند کنونی الگوی مصرف آب زیرزمینی در حوضه آبریز تسوج، میانگین افت تجمعی سطح آب زیرزمینی در سال دهم پیش‌بینی (۱۴۰۱) نسبت به سال اول پیش‌بینی (۱۳۹۲) ۲۵/۷ متر خواهد بود. از نتایج پیش‌بینی الگوی حاصل می‌توان در برنامه‌ریزی‌های مدیریت بهینه و پایدار منابع آب زیرزمینی در حوضه آبریز تسوج استفاده نمود. با توجه به وسعت آبخوان تسوج و روند قابل ملاحظه افت حجم آب زیرزمینی در سال‌های پیش‌بینی، مدیریت بهینه و اصلاح الگوی مصرف آب زیرزمینی ضرورت دارد.