При углублении процесса глобализации к 2020-2100 годам мир может неузнаваемо измениться по сравнению с настоящим, встанут проблемы перераспределения ресурсов, а продажа воды даже на большие расстояния станет весьма актуальной. Положение еще более обострится с продолжающимся ростом населения и изменением климата. К тому же вода, или точнее то, что с ней связано, не всегда является благом. Ежегодно большой урон мировой экономике приносят наводнения, паводки, штормовые нагоны и другие явления. В последние годы большие проблемы связаны с техногенными авариями, катастрофами, а также террористической деятельностью. Перечисленное показывает новые вызовы, результаты которых необходимо не только устранить, но и разработать методы предвидения их. К тому же научные знания, ноу-хау, инновации в области изучения водных проблем могу представлять значительный практический интерес. В настоящее время «водный» бизнес составляет около 40 % от нефтяного.

В последние годы стало очевидным, что ряд исследований, проводимых в области гидрологии, лимнологии, океанологии, гидробиологии, перестал удовлетворять всевозрастающим по сложности и значимости проблемам, которые ставит перед современной наукой общество как на региональном, так и на государственном и глобальном уровнях. Практика ставит перед наукой грандиозную задачу оптимального управления экологическими системами, для решения которой традиционные методы оказываются малопригодными.

Только в последней трети ХХ века гидрология, океанология, лимнология стали рассматривать динамику своих элементов не только во времени, но и пространстве. Этому способствовало развитие средств аэрокосмического наблюдения, а также появление геоинформационных компьютерных систем. В области изучения водных экологических систем существенную роль стали играть эффекты пространственной неоднородности, пятнистости и трехмерной гидродинамической и гидробиологической структуры.

Практика XXI века спрашивает у исследователей не только как оценить биоразнообразие природных сообществ, а как его сохранить или изменить видовой состав в желаемом направлении. Не как измерить продукцию популяций зоопланктона или промысловых рыб (что, конечно, само по себе очень интересно), а сколько и как следует ловить рыбу, чтобы при получении максимальных выловов не только не подорвать промысловые запасы, но и не нарушить всей экологической системы водоемов, морей и океана. Для решения подобных задач одних статистических описаний или вероятностного анализа мало, нужно понимание и описание процессов, происходящих в экологических системах. Все большее внимание должно уделяться математическому моделированию - одному из главных методических приемов.