Monitoring meteorological drought by different drought indices (SPI, RDI, and DI) using drought indices calculator (DrinC) – A case study from Isparta district, a semi-arid Mediterranean region in Türkiye
Type
Journal article
Language
English
Date issued
2025
Author
Faculty
Wydział Inżynierii Środowiska i Inżynierii Mechanicznej
PBN discipline
environmental engineering, mining and energy
Journal
Biotechnology, Agronomy and Society and Environment
ISSN
1370-6233
Volume
29
Number
2
Pages from-to
117-134
Abstract (EN)
Description of the subject. Drought indices are essential for monitoring drought since they simplify the complex climate functions and quantify climatic variance for their severity, duration, and frequency. The drought index calculator (DrinC) software is useful for monitoring the meteorological drought by calculating drought indices.
Objectives. The main objective of this study is to use some drought indices such as SPI, RDI, and RD to monitor the severity of drought in a Mediterranean region of Türkiye, the province of Isparta, using DrinC Software.
Method. The research work considered the period from 1960 to 2021 in order to calculate the indices such as standardized precipitation index (SPI), reconnaissance drought index (RDI), and rainfall deciles (RD). The software was used to facilitate the calculation of the indices considered in the study, which are specifically based on the gamma method over 3, 6, 9, and 12 months.
Results. The results revealed that the years 1984, 1999, and 2015 recorded SPI-3 values of -1.51, -2.11, and -2.03, respectively. Additionally, the years 1989 and 1999 exhibited SPI values of -1.62 and -2.26, respectively. For SPI-9, the years 1999 and 2007 showed values of -1.66 and -1.51, respectively. Moreover, SPI values of -1.51, -1.68, and -1.94 were noted in the years 1988, 1989, and 1999, respectively. Results for the Rainfall Deciles method showed that, among 61 years, 12 years were affected by drought (lowest %20 much below normal), and the most affected years were 1972-1973, 1988-1989, 1989-1990, 1992-1993, 1999-2000, and 2007-2008. The R2 value of 0.95 showed that annual SPI and annual RDI were highly correlated, and the linear regression fit well.
Conclusions. This study highlights the effectiveness of using indices such as SPI, RDI, and RD, for assessing meteorological drought in Isparta over 60 years. Results show varying drought severity and frequency across indices, with SPI identifying more extreme droughts. Strong correlations between SPI and RDI confirm their reliability, while the Pettitt test indicates a major breakpoint in 1970. The findings emphasize the need for multi-index approaches and integrating additional measures like soil moisture to improve drought monitoring and management strategies.
Objectives. The main objective of this study is to use some drought indices such as SPI, RDI, and RD to monitor the severity of drought in a Mediterranean region of Türkiye, the province of Isparta, using DrinC Software.
Method. The research work considered the period from 1960 to 2021 in order to calculate the indices such as standardized precipitation index (SPI), reconnaissance drought index (RDI), and rainfall deciles (RD). The software was used to facilitate the calculation of the indices considered in the study, which are specifically based on the gamma method over 3, 6, 9, and 12 months.
Results. The results revealed that the years 1984, 1999, and 2015 recorded SPI-3 values of -1.51, -2.11, and -2.03, respectively. Additionally, the years 1989 and 1999 exhibited SPI values of -1.62 and -2.26, respectively. For SPI-9, the years 1999 and 2007 showed values of -1.66 and -1.51, respectively. Moreover, SPI values of -1.51, -1.68, and -1.94 were noted in the years 1988, 1989, and 1999, respectively. Results for the Rainfall Deciles method showed that, among 61 years, 12 years were affected by drought (lowest %20 much below normal), and the most affected years were 1972-1973, 1988-1989, 1989-1990, 1992-1993, 1999-2000, and 2007-2008. The R2 value of 0.95 showed that annual SPI and annual RDI were highly correlated, and the linear regression fit well.
Conclusions. This study highlights the effectiveness of using indices such as SPI, RDI, and RD, for assessing meteorological drought in Isparta over 60 years. Results show varying drought severity and frequency across indices, with SPI identifying more extreme droughts. Strong correlations between SPI and RDI confirm their reliability, while the Pettitt test indicates a major breakpoint in 1970. The findings emphasize the need for multi-index approaches and integrating additional measures like soil moisture to improve drought monitoring and management strategies.
Abstract (other)
Surveillance de la sècheresse par différents indices de sècheresse (SPI, RDI et DI) à l'aide du calculateur d'indices de sècheresse (DrinC) : une étude de cas du district d'Isparta, une région méditerranéenne semi-aride en Turquie
Description du sujet. Les indices de sècheresse sont des outils essentiels pour surveiller la sècheresse car ils simplifient les fonctions climatiques complexes et peuvent quantifier la variance climatique en termes de gravité, de durée et de fréquence. Le logiciel de calcul d'indice de sècheresse (DrinC) est un outil utile pour surveiller la sècheresse météorologique en calculant les indices de sècheresse.
Objectifs. L'objectif principal de cette étude est d'utiliser certains indices de sècheresse tels que SPI, RDI et RD pour surveiller la gravité de la sècheresse dans une région méditerranéenne de Turquie, la province de Isparta, à l'aide du logiciel DrinC.
Méthode. Le travail de recherche a pris en compte la période de 1960 à 2021 afin de calculer les indices tels que l'indice de précipitation standardisé (SPI), l'indice de sècheresse de reconnaissance (RDI) et les déciles de précipitations (RD). Le logiciel Drought Index Calculator (DrinC) a été utilisé pour faciliter les calculs des indices pris en considération dans l'étude et qui est notamment basé sur la méthode gamma à 3, 6, 9 et 12 mois.
Résultats. Les résultats ont révélé que les années 1984, 1999 et 2015 ont enregistré des valeurs SPI-3 de -1,51, -2,11 et -2,03, respectivement. De plus, les années 1989 et 1999 ont présenté des valeurs SPI de -1,62 et -2,26, respectivement. Pour le SPI-9, les années 1999 et 2007 ont montré des valeurs de -1,66 et -1,51, respectivement. En outre, des valeurs SPI de -1,51, -1,68 et -1,94 ont été observées en 1988, 1989 et 1999, respectivement. Les résultats de la méthode des déciles de pluie ont montré que, sur 61 années, 12 années ont été affectées par la sècheresse (pourcentage le plus bas, 20 bien en dessous de la normale) et les années les plus touchées ont été 1972-1973, 1988-1989, 1989-1990, 1992-1993, 1999-2000 et 2007-2008. La valeur R2 de 0,95 a montré que le SPI annuel et le RDI annuel étaient fortement corrélés et que la régression linéaire s'ajustait bien.
Conclusions. Cette étude met en évidence l'efficacité de l'utilisation d’indices tels que le SPI, le RDI et le RD pour évaluer la sècheresse météorologique à Isparta sur une période de 60 ans. Les résultats montrent une variation de la gravité et de la fréquence des sècheresses selon les indices, le SPI identifiant davantage de sècheresses extrêmes. Les fortes corrélations entre le SPI et le RDI confirment leur fiabilité, tandis que le test de Pettitt indique un point de rupture majeur en 1970. Les conclusions soulignent l'importance d'approches multi-indices et l'intégration de mesures supplémentaires, telles que l'humidité du sol, pour améliorer la surveillance et la gestion des sècheresses.
Description du sujet. Les indices de sècheresse sont des outils essentiels pour surveiller la sècheresse car ils simplifient les fonctions climatiques complexes et peuvent quantifier la variance climatique en termes de gravité, de durée et de fréquence. Le logiciel de calcul d'indice de sècheresse (DrinC) est un outil utile pour surveiller la sècheresse météorologique en calculant les indices de sècheresse.
Objectifs. L'objectif principal de cette étude est d'utiliser certains indices de sècheresse tels que SPI, RDI et RD pour surveiller la gravité de la sècheresse dans une région méditerranéenne de Turquie, la province de Isparta, à l'aide du logiciel DrinC.
Méthode. Le travail de recherche a pris en compte la période de 1960 à 2021 afin de calculer les indices tels que l'indice de précipitation standardisé (SPI), l'indice de sècheresse de reconnaissance (RDI) et les déciles de précipitations (RD). Le logiciel Drought Index Calculator (DrinC) a été utilisé pour faciliter les calculs des indices pris en considération dans l'étude et qui est notamment basé sur la méthode gamma à 3, 6, 9 et 12 mois.
Résultats. Les résultats ont révélé que les années 1984, 1999 et 2015 ont enregistré des valeurs SPI-3 de -1,51, -2,11 et -2,03, respectivement. De plus, les années 1989 et 1999 ont présenté des valeurs SPI de -1,62 et -2,26, respectivement. Pour le SPI-9, les années 1999 et 2007 ont montré des valeurs de -1,66 et -1,51, respectivement. En outre, des valeurs SPI de -1,51, -1,68 et -1,94 ont été observées en 1988, 1989 et 1999, respectivement. Les résultats de la méthode des déciles de pluie ont montré que, sur 61 années, 12 années ont été affectées par la sècheresse (pourcentage le plus bas, 20 bien en dessous de la normale) et les années les plus touchées ont été 1972-1973, 1988-1989, 1989-1990, 1992-1993, 1999-2000 et 2007-2008. La valeur R2 de 0,95 a montré que le SPI annuel et le RDI annuel étaient fortement corrélés et que la régression linéaire s'ajustait bien.
Conclusions. Cette étude met en évidence l'efficacité de l'utilisation d’indices tels que le SPI, le RDI et le RD pour évaluer la sècheresse météorologique à Isparta sur une période de 60 ans. Les résultats montrent une variation de la gravité et de la fréquence des sècheresses selon les indices, le SPI identifiant davantage de sècheresses extrêmes. Les fortes corrélations entre le SPI et le RDI confirment leur fiabilité, tandis que le test de Pettitt indique un point de rupture majeur en 1970. Les conclusions soulignent l'importance d'approches multi-indices et l'intégration de mesures supplémentaires, telles que l'humidité du sol, pour améliorer la surveillance et la gestion des sècheresses.
License
CC-BY - Attribution
CC-BY - Attribution Open access date
April 23, 2025