دانشگاه تهران محیط شناسی 1025-8620 52 2 2026 09 17 Assessment of the Application of the SSPI and SSPEI Drought Indices in Arid and Semi-Arid Regions: A Case Study of Iraq ارزیابی کاربرد شاخص‌های خشکسالی SSPI و SSPEI در مناطق خشک و نیمه خشک، مورد مطالعه: عراق 273 294 109115 10.22059/jes.2026.413392.1008689 FA هادی رزاق عبد گروه جغرافیا، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. 0009-0005-1434-0916 جعفر معصوم پور سماکوش گروه جغرافیا، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. 0000-0001-9914-2145 مرتضی میری گروه خشکسالی و تغییر اقلیم، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. 0000-0001-6186-0803 طیب رضیئی گروه خشکسالی و تغییر اقلیم، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. 0000-0003-0266-8904 Journal Article 2026 05 02 Objective: Climate change, anthropogenic pressures on water resources, and the sparse distribution of meteorological stations in Iraq present significant challenges for drought assessment. Furthermore, the country’s location within a global arid belt, leading to extreme temperature increases and erratic precipitation, introduces methodological complexities to drought studies. This research aims to enhance drought monitoring tools for water- and climate-related crisis management in Iraq by evaluating the performance of the Simplified Standardized Precipitation Index (SSPI) and Simplified Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SSPEI) against SPI and SPEI in arid and semi-arid climates of Iraq. Method: The study utilized a 71-year (1950–2020) gridded dataset comprising precipitation, maximum and minimum air temperatures, derived from GPCC and CRU centers at a 0.25° resolution, to calculate SPI, SSPI, SPEI, and SSPEI drought indices at 3, 6, 9, 12, and 24-month time scales. Results: Comparison of SSPI and SPI showed that the spatial and temporal patterns of the two indices were similar across most parts of Iraq, with their agreement increasing at longer time scales. At the 3-month timescale, greater differences between the two indices were observed in some areas of western, eastern, and central Iraq, whereas the degree of agreement increased at longer time scales. Correlation coefficients (R) ranged from 0.88 to 0.99, and coefficients of determination (R²) ranged from 0.79 to 1.00. The RMSE, Bias, and Slope values also indicated that the differences between the two indices were limited in most areas and generally decreased with increasing timescale. The comparison of SSPEI and SPEI likewise showed a very high degree of agreement across all timescales, with R and R² values mostly ranging from 0.97 to 0.99. The EF, RMSE, Bias, and Slope values further confirmed the close agreement between the two indices. Despite the observed high similarity, fitting a probability distribution to precipitation series with many zero values, or to water-balance series with extreme values, is not always feasible and may sometimes fail. In such cases, simplified alternatives like SSPI and SSPEI, derived using the Box–Cox transformation, are effective as they do not depend on a specific probability distribution. Conclusions: Overall, the findings indicate that the modified SSPI and SSPEI indices exhibit patterns similar to those of SPI and SPEI across most parts of Iraq, with the degree of agreement increasing at longer time scales. The primary advantage of the SSPI and SSPEI indices is not that they produce significantly different results from conventional indices, but rather that they provide a more stable method for standardizing climatic series when the statistical characteristics of the data complicate the fitting of probability distributions used in traditional methods. Therefore, SSPI and SSPEI can be considered alternative and complementary approaches for drought monitoring in arid and semi-arid regions, particularly under conditions characterized by a high frequency of zero values, highly skewed series, or limitations in fitting probability distributions. هدف: تغییرات اقلیمی، فعالیت‌های انسانی تأثیرگذار بر کاهش منابع آب و نیز نبود ایستگاه‌های هواشناسی با پراکنش مناسب در عراق مطالعه خشکسالی در این کشور را پیچیده می‌کند. از سوی دیگر قرار گرفتن این کشور در کمربند بیابانی جهان که سبب افزایش بسیار زیاد دمای هوا و بی‌نظمی شدید در بارش می‌شود، مطالعه خشکسالی در این کشور را از دیدگاه روش‌شناسی نیز با چالش‌های جدی روبه‌رو می‌کند. از این‌رو، پژوهش حاضر با هدف تأمین ابزاری دقیق‌تر برای مدیریت بحران‌های آب و اقلیم در عراق کوشش می‌کند تا کارایی و دقت شاخص‌های SSPI و SSPEI را در مقایسه با شاخص‌های SPI و SPEI در اقلیم‌های خشک و نیمه‌خشک کشور عراق مورد ارزیابی قرار دهد. روش پژوهش: داده‌های مورد استفاده شامل: بارش، بیشینه و کمینه دما، تبخیر و تعرق طی دوره طولانی‌ مدت 71 ساله (1950-2020) با استفاده از داده‌های شبکه‌ای تولید شده توسط مراکز اقلیمی GPCC و CRU با دقت 25/0 درجه جغرافیایی است. به‌منظور مطالعه خشکسالی، از شاخص‌های SPI، SSPI، SPEI و SSPEI در مقیاس‌های زمانی 3، 6، 9، 12 و 24 ماهه استفاده شد. یافته‌ها: مقایسه SSPI و SPI بر اساس داده‌های شبکه‌ای نشان داد که الگوی تغییرات هر دو شاخص در بخش عمده‌ای از کشور عراق مشابه است و این شباهت با افزایش مقیاس زمانی بیشتر می‌شود. در مقیاس 3 ماهه، تفاوت میان دو شاخص در برخی نواحی غرب، شرق و مرکز عراق بیشتر بود، در حالی‌ که در مقیاس‌های زمانی بلندتر، میزان انطباق آنها افزایش یافت. مقادیر ضریب همبستگی میان آنها بین 0/88 تا 0/99 و ضریب تعیین بین 0/79 تا 1 قرار داشت. مقادیر ریشه میانگین مربعات خطا، اریبی و شیب خط نیز نشان دادند که اختلاف میان دو شاخص در بیشتر مناطق محدود است و با افزایش مقیاس زمانی کاهش می‌یابد. مقایسه SSPEI و SPEI نیز انطباق بسیار بالای دو شاخص را در تمامی مقیاس‌های زمانی نشان داد؛ به‌طوری‌که مقادیر همبستگی و ضریب تعیین عمدتاً در محدوده 0/97 تا 0/99 قرار داشتند و مقادیر شاخص‌های کارایی، ریشه میانگین مربعات خطا، اریبی و شیب خط نیز تطابق نزدیک دو شاخص را تأیید کردند. با وجود این شباهت، در شرایطی که برازش توزیع‌های آماری مورد استفاده در SPI و SPEI با محدودیت مواجه می‌شود، شاخص‌های اصلاح‌ شده SSPI و SSPEI با استفاده از تابع تبدیل باکس-کاکس امکان محاسبه شاخص را بدون نیاز به یک توزیع احتمال مشخص فراهم کردند. نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان داد که شاخص‌های اصلاح‌ شده SSPI و SSPEI در بخش عمده‌ای از کشور عراق الگوی مشابهی با شاخص‌های SPI و SPEI دارند و میزان این انطباق در مقیاس‌های زمانی بلندتر بیشتر است. مزیت اصلی شاخص‌های اصلاح ‌شده نه در ایجاد تفاوت محسوس با شاخص‌های متداول در همه شرایط، بلکه در فراهم‌کردن روشی پایدارتر برای استانداردسازی سری‌های اقلیمی در شرایطی است که ساختار آماری داده‌ها، برازش توزیع‌های احتمال مورد استفاده در روش‌های متداول را با مشکل مواجه می‌کند. از این‌رو، SSPI و SSPEI می‌توانند به‌عنوان روش‌های جایگزین و مکمل برای پایش خشکسالی در مناطق خشک و نیمه‌خشک که در آن چولگی شدید داده‌ها به دلیل وجود مقادیر فراوان صفر برازش توزیع‌های آماری به داده‌ها را با مشکل روبه‌رو می‌کند، مورد استفاده قرار گیرند. https://jes.ut.ac.ir/article_109115_eda54c73aca6387a7d72e7e1699a2c5a.pdf