Entre 2013 e 2016, o Estado de São Paulo passou por dois períodos marcantes de anomalia climática, presenciando uma das piores secas já registradas e posteriormente os efeitos do fenômeno El Ninõ Oscilação Sul (ENOS), trazendo impactos diretos nos recursos hídricos. O objetivo desse trabalho foi investigar o comportamento dos níveis freáticos frente a essas anomalias climáticas na Estação Ecológica de Santa Barbara (EEcSB). A partir de dados climatológicos e de níveis freáticos observados entre setembro de 2014 e agosto de 2016, aplicou-se um modelo de séries temporais modelo autoregressivo (modelo HARTT) para capturar a resposta dos níveis em função do clima. Foram calculados os tempos de resposta dos níveis em função de entradas no sistema e tendências de elevação dos níveis ao longo do tempo. Os estímulos climáticos influenciaram o comportamento dos níveis que apresentam uma resposta rápida, com uma influência marcada pela precipitação e tendências de elevação no período estudado. Essas informações são importantes para gestão dos recursos hídricos subterrâneos, planejamento de atividades que dependam da água, parcelamento do solo e estudos sobre a capacidade de suporte de áreas quanto aos seus recursos naturais.