با توجه به بررسي تاثيرات متفاوت بارش بر روي آب هاي زيرزميني، ذخاير و منابع آب سطحي، رطوبت خاك، پوشش هاي برفي و جريان آبراهه مك كي و همكاران در سال 1993، از محققان دانشگاه كلرادو، شاخص جديدي را بنام «شاخص بارش استاندارد شده» یا شاخص SPI بمنظور پايش وضعيت خشكسالي در كلرادو توسعه دادند. نياز به نمايه جديد ناشي از محدوديت هاي موجود در ساير شاخص هاي مورد استفاده در آن زمان بود.
شاخص SPI يك ابزار قوي در آناليز داده هاي بارندگي مي باشد. هدف شاخص SPI اختصاص ارزشي عددي به بارندگي مي باشد كه بتوان نواحي با آب و هواي كاملاً متفاوت رابا هم مقايسه كرد. بعنوان مثال آنچه كه در نواحي حاره اي خشكسالي ايجاد مي كند ممكن است همان مقدار بارندگي باشد كه به عنوان «بارش سنگين» در نواحي بياباني مورد توجه قرار مي گيرد. شاخص SPI با مقايسه كل بارندگي تجمعي براي ايستگاه يا ناحيه اي خاص در يك فاصله زماني مشخص (بعنوان مثال سه ماه گذشته، 6 ماه گذشته و …) با ميانگين درازمدت بارندگي براي همان فاصله زماني، در طول دوره آماري بدست مي آيد.
شاخص SPI كميتي را براي مشخص كردن خشكسالي جاري فراهم مي آورد. شاخص SPI براي كمي كردن كمبود بارش در مقياس هاي زماني متفاوت طراحي شده است. مشخصه اصلي شاخص SPI انعطاف پذيري در اندازه گيري خشكسالي در مقياس هاي زماني متفاوت است زيرا كه خشكسالي ها از لحاظ مدت بسيار گسترده مي باشند. بنابراين تشخيص و پايش آنها با انواع مقياس هاي زماني مهم مي باشد. مقياس زماني اثرات خشكسالي را بر روي ميزان توانايي منابع آب نشان ميدهد. كمبود بارش در مقياس زماني كوتاه مدت عمدتاً بر روي وضعيت رطوبت خاك اثر مي گذارد در صورتيكه كمبود بارش در مقياس زماني طولاني مدت اغلب بر آبهاي زيرزميني، جريان رودخانه و ذخاير و منابع آب تاثير مي گذارد.
محاسبه شاخص SPI براي هر منطقه معين بر پايه آمار درازمدت بارندگي (حداقل 30 سال) براي يك دوره سه، شش ماهه و … مي باشد. اين آمار درازمدت به يك تابع توزيع احتمال (تابع احتمال گاما) برازش يافته، تابع حاصل براي پيدا كردن احتمال تجمعي بارندگي براي يك ايستگاه و براي ماه معين و مقياس زماني مشخص ميتواند استفاده شود. اين احتمال سپس به متغير تصادفي نرمال Z، تبديل مي شود. شاخص SPI يك مقدار نرمال شده با ميانگين صفر و انحراف معيار يك مي باشد. از اين رو شاخص SPI مقدار انحرافات استانداردي است كه يك رويداد مشخص از شرايط نرمال منحرف مي شود.
مقادير SPI مثبت نمايانگر بارش بيشتر از مقدار بارش متوسط و مقادير SPI منفي بيانگر بارش كمتر از مقدار بارش متوسط ميباشد. چون SPI نرمال است اقليم هاي خشك و مرطوب را مي توان به يك روش نشان داد و دوره هاي مرطوب را نيز مي توان با استفاده شاخص SPI پايش كرد.
| شدت خشكسالي | SPI | احتمال تجمعي |
| خشكسالي ملايم | 0 تا 99/0- | 341/0 |
| خشكسالي متوسط | 1- تا 49/1- | 092/0 |
| خشكسالي شديد | 5/1- تا 99/1- | 044/0 |
| خشكسالي خيلي شديد | كمتر از 2- | 023/0 |
مك كي و همكاران (1993) براساس شاخص SPI يك رويداد خشكسالي را چنين تعريف كردند: دورهاي كه SPI دائماً منفي باشد به مقدار 1- و كمتر برسد و زماني پايان مي پذيرد كه SPI مثبت شود. علت اينكه مقادير SPI دربازه صفر تا 99/0- (خشكسالي ملايم) در شروع خشكسالي محاسبه نمي شود مي تواند وجود رطوبت از دوره تر سالي گذشته باشد. ولي در پايان خشكسالي اين مقادير SPI نشانگر خشكسالي خفيف است چون ذخيره رطوبت به پايان رسيده و اين مقادير كمبود رطوبت را بعد از دوره خشكسالي نشان مي دهد.
