Всего в течение хвалынского времени (5–6 тыс. лет) отмечается до 10 циклов колебаний уровня с периодичностью 500–600 лет. Они объединяются в 3 группы длительностью по 2 тысячи лет. Колебания уровня Хвалынского бассейна, а также перемещения береговой линии на сотни и тысячи километров, а также масштабные затопления и осушения морских бассейнов, могут рассматриваться как волны «Потопа», растянутого на 5–6 тысяч лет. Первая волна «Потопа» ранне-хвалынская, началась 14–15 тыс. лет назад и продолжалась около 2 тысяч лет; она осложнялась тремя осцилляциями с уровнями моря +40, +50, +35 м. Т. к. порог стока в Манычском проливе в это время был на отметке всего +20 м, то все эти три бассейна переливались в Черное море через Манычко-Керченский пролив. Именно эта первая волна и особенно ее восходящая фаза могут рассматриваться как собственно Всемирный потоп в Понто-Каспии. Вторая волна потопа, средне-хвалынская, в пиках осцилляций уже не превышала отметок +22, +16 и +6 ми каспийские воды не переливались в Черное море, пролив, вероятно, не функционировал. Третья волна потопа, позднехвалынская, уже не поднималась выше отметок современного уровня океана и все ее 4 осцилляции (-5, 0, -5, -12) были ниже его, но выше голоценового уровня Каспия.
Самые значительные по масштабам и наиболее подходящие для сравнения с древними мифическими потопами разворачивались во внутренних морских и озерно-морских бассейнах Евразии, известных как Понто-Каспий. Хвалынское море. Эпицентром потопа и наиболее чувствительным индикатором его событий (повышение уровня моря, перемещения береговых линий и затопления прибрежных территорий) оказался Хвалынский бассейн Каспия, особенно в пике трансгрессии. Именно в нем концентрировалась основная масса вод потопа, трансформировались их состав и среда обитания, а избыток вод сливался в Черное море. В результате развития потопа Хвалынское море разлилось на площади около миллиона кв. км, а вместе с Арало-Сарыкамышским бассейном его акватория превышала 1,1 млн. км2, что в 3 раза больше современного Каспия. Объем накопившихся водных масс (130 тыс. км3) превышал современный в 2 раза. Что касается событий собственно потопа, то при этом было затоплено почти миллион км2 низменных территорий до отметок +48 +50 м главным образом в Прикаспийской равнине. Изменился также тип бассейна: изолированное бессточное озеро (Ательский бассейн) превратилось в результате потопа в гигантское проточное озеро-море с односторонним сбросом вод в соседний бассейн. Несмотря на неоднократное промывание бассейна пресными водами, химический состав и минерализация вод изменились мало (в пределах 10–12 %), т. к. основной экологический показатель — состав фауны моллюсков и других организмов не изменился существенно. Возможно, это свидетельствует о кратковременности существования проточного бассейна. И все же вода Хвалынского моря отличалась от каспийской низкой температурой (4 °C на севере и до 14 °C на юге), что подтверждается изотопным составом кислорода. Можно также предположить высокую мутность хвалынских вод, что отразилось на составе осадков и мелких размерах раковин моллюсков. Это связано с мощным влиянием солифлюкционных процессов и увеличением твердого стока с речных бассейнов (Леонов идр., 2002).
Новоэвксинское море. В Черноморской впадине во время потопа располагалось Новоэвксинское озеро-море, уровень которого был очень низкий и вначале не превышал отметок -80-100 м. В результате слива потопных вод из Каспия уровень очень быстро поднялся до -50-40 м. Акватория увеличилась с 350 до 400 тыс. км2, поэтому площадь затопления шельфа водами потопа не превышала 20–30 тыс. км2. Объем водных масс в Новоэвксинском бассейне достигал 545 тыс. км3 (несколько меньше, чем Черное море), но это были воды совсем другого происхождения.
Речные затопления были вызваны многократным возрастанием речного стока, особенно во время грандиозных весенних половодий — сверхполоводий в речных долинах с затоплением всех пойм и низких речных террас. Эти процессы вызвали формирование крупных речных русел, значительно превышающих по размерам современные русла соответствующих рек. Они известны под названием широтных долин, макромеандров, больших излучин (Dyry 1964, Панин, Седарчук 2005). По этим палеоруслам проходил речной сток, служивший основным источником для морских затоплений — трансгрессий внутренних озерно-морских бассейнов.
Склоновые затопления охватили практически все склоны долин и других элементов рельефа и проявились особенно активно в весеннее-летний сезон во время интенсивного таяния многолетней мерзлоты, усилением солифлюкционных потоков вниз по склонам, их увлажнению, плоскостному стоку воды накопление мелкоземистых осадков на перегибах склонов. Таяние вечной мерзлоты и склоновые затопления явились дополнительными источниками воды для формирования речных сверхполоводий. Эти процессы наиболее изучены при детальных исследованиях на палеолитических стоянках.