De Standardized Precipitation Index (SPI) en de Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index (SPEI) worden gebruikt om zowel droge als natte omstandigheden te monitoren.
De SPI vergelijkt de hoeveelheid regen die is gevallen met wat er normaal aan regen volgens de klimatologie mag worden verwacht. De SPEI vergelijkt op dezelfde manier de klimatologie van het verschil tussen regen en potentiele verdamping.
Om voor een bepaalde plek de SPI te kunnen berekenen moet de neerslagklimatologie bekend zijn, daarvoor zijn er tenminste 30 jaar metingen nodig. Uit deze lange reeks wordt allereerst voor iedere kalenderdag bepaald hoeveel regen er viel in een periode tot aan die kalenderdag, bijvoorbeeld over de voorafgaande maand. Deze hoeveelheid regen varieert van jaar tot jaar. Het ene jaar valt er in de maand tot aan de kalenderdag 10 mm, het volgende jaar 60 mm.
Over alle (30) jaren zal de hoeveelheid regen een typische verdeling laten zien. In de meeste jaren zal de neerslag niet zoveel afwijken van het gemiddelde, in sommige jaren zal het juist heel droog of heel nat zijn. De verdeling van neerslaghoeveelheden kan worden gebruikt om de kans uit te rekenen dat een bepaalde hoeveelheid regen valt.
De actuele hoeveelheid regen die is gemeten wordt vervolgens vergeleken met de verdeling die werd bepaald uit de historische tijdreeks nadat deze tot een ‘normale’ verdeling is getransformeerd. Uit deze vergelijking volgt een getal dat aangeeft hoe vaak een dergelijke hoeveelheid regen mag worden verwacht, vertaald naar een droog/nat-classificatie:
| SPI en SPEI Classificatie | |
|---|---|
| ≥ 2.0 | Extreem nat |
| 1.5 – 1.99 | Zeer nat |
| 1.0 – 1.49 | Vrij nat |
| -0.99 – 0.99 | Normaal |
| -1.0 - -1.49 | Vrij droog |
| -1.5 - -1.99 | Zeer droog |
| ≤ -2.0 | Extreem droog |
Om de SPEI te kunnen berekenen moet net als voor het ‘potentieel neerslagtekort’ het verschil tussen de hoeveelheid neerslag die er valt en de hoeveelheid vocht wat verdampt bekend zijn. Elke dag wordt gemeten hoeveel regen er gevallen is en er wordt berekend hoeveel water er verdampt boven een standaard meetveld.
Zon en temperatuur bepalen hoeveel er verdampt. Hoe warmer en zonniger, hoe meer water er verdampt. De aanname is dat de hoeveelheid vocht in de grond onbeperkt is – vandaar de toevoeging ‘potentieel’ aan verdamping.
Vervolgens wordt, net als bij de SPI, de actuele hoeveelheid vergeleken met de normale verdeling die wordt bepaald uit de historische tijdreeks. Het getal dat hieruit volgt, wordt vertaald naar de droog/nat-classificatie uit bovenstaande tabel.
Droogte ontstaat niet in één dag en verdwijnt ook niet in één dag. De impact van een tekort aan regen is onder andere afhankelijk van hoe lang het minder regent dan gebruikelijk.
Kortdurende droogte wordt ook wel ‘meteorologische droogte’ genoemd. Als het enige tijd minder dan de normaal regent of droog is, ondervinden met name in de zomer planten stress. Het gras wordt bijvoorbeeld geel. Variaties in droogte over dergelijke korte tijdvakken worden gemonitord met de SPI-1 of SPEI-1 (1 maand). Deze index reageert relatief snel op overvloed of ontbreken van neerslag (of meer of minder verdamping dan normaal voor de SPEI) omdat het tijdvak waarnaar gekeken wordt, kort is.
Duurt de droogte langer, dan heeft dit invloed op bijvoorbeeld de grondwaterstand en afvoer van rivieren. Dit wordt ook wel ‘hydrologische droogte’ genoemd. Tijdens het groeiseizoen wordt er ook gesproken van agrarische droogte. Lang(er) aanhoudende droogte wordt gemonitord met de SPI-3 of SPEI-3 (3 maanden) en SPI-6 of SPEI-6 (6 maanden).
Dit proces werkt ook andersom. Als het na een lange droogte enige tijd gaat regenen, reageert de SPI-1 of SPEI-1 (1 maand) daar snel op. De droogte lijkt voorbij omdat het gras bijvoorbeeld weer groen wordt. Er is echter veel meer regen nodig om watervoorraden en grondwaterstanden aan te vullen. Om deze veel tragere processen te monitoren kan de SPI-3 of SPEI-3 en SPI-6 of SPEI-6 worden gebruikt.
Het KNMI rekent de SPI uit over verschillende tijdvakken: 1 maand, 3 maanden en 6 maanden. De SPI wordt gepresenteerd in de vorm van een grafiek en een kaart over Nederland. In de grafieken is ook een 15-daagse verwachting van de ontwikkeling van de SPI toegevoegd. Deze verwachting is gebaseerd op de neerslagverwachtingen van het Europese weermodel ECMWF.
Wereldwijd zijn er tientallen indicatoren om droogte te monitoren. Van zeer simpel tot complex, afhankelijk van het doel en beschikbare informatie. Het KNMI gebruikt al tientallen jaren het ‘potentieel neerslagtekort’. Het nadeel van het neerslagtekort is dat deze alleen in het zomerhalfjaar zinvol is, in de winter verdampt er bijna geen vocht, en geen rekening houdt met de complexe impact van droogte over verschillende tijdschalen.
De SPI en SPEI geven informatie over zowel droge als natte condities gedurende het hele jaar en verschillende tijdschalen. Nadeel van de SPI is dat er geen rekening wordt gehouden met verdamping. De SPI vormt een nuttige aanvulling op de monitoring via het neerslagtekort. De SPEI wordt binnenkort ingezet in klimatologische context in het klimaatdashboard om trends te kunnen duiden. We werken aan een operationele SPEI-monitor.
De Wereld Meteorologische Organisatie (WMO) heeft alle lidstaten gevraagd om in ieder geval de SPI te berekenen om droogte te monitoren. Inmiddels hebben tientallen landen aan deze oproep gehoor gegeven en gebruiken onze buurlanden de SPI in hun monitoring en waarschuwingen