🌾 कृषी विभाग • वैज्ञानिक दुष्काळ मूल्यांकन

दुष्काळ जाहीर करण्याची वैज्ञानिक पद्धत

पाऊस → Dry Spell → SPI → NDVI/NDWI → VCI → Soil Moisture → Hydrology → Ground Truthing → Trigger-1 → Trigger-2 → अंतिम दुष्काळ निर्णय

✍️ सुखदेव जमधडे | उप कृषी अधिकारी, शेवगाव

🌍 दुष्काळ म्हणजे नेमके काय?

दुष्काळ ही केवळ “पाऊस कमी पडला” अशी साधी घटना नाही. दुष्काळ हा पर्जन्यमान, पिकांची स्थिती, वनस्पतींची हिरवळ, मातीतील उपलब्ध पाणी, भूजल, जलसाठे आणि प्रत्यक्ष क्षेत्रीय परिस्थिती यांचा एकत्रित परिणाम आहे.

म्हणूनच वैज्ञानिक दुष्काळ मूल्यांकनात एका निर्देशांकावर अवलंबून न राहता विविध Mandatory Indicators + Impact Indicators + Ground Truthing यांचा एकत्रित विचार केला जातो.

🌧️

Rainfall

पाऊस किती कमी झाला?

🌱

Agriculture

पिकांची पेरणी व स्थिती काय?

🛰️

Remote Sensing

उपग्रहातून वनस्पती ताण किती?

💧

Soil Moisture

मातीमध्ये उपलब्ध पाणी किती?

🌊

Hydrology

भूजल व जलसाठ्यांची स्थिती काय?

📍

Ground Truth

प्रत्यक्ष शेतात परिस्थिती काय?

महत्त्वाचे: दुष्काळाचे वस्तुनिष्ठ मूल्यांकन करण्यासाठी विविध indicators एकत्र वाचणे आवश्यक आहे.

1️⃣ दुष्काळाचे प्रमुख प्रकार

🌧️ Meteorological Drought

सामान्य पर्जन्यमानाच्या तुलनेत पाऊस लक्षणीयरीत्या कमी होणे.

🌱 Agricultural Drought

मातीतील उपलब्ध ओलावा आणि पिकांच्या गरजेमध्ये तफावत निर्माण होऊन पिकांवर पाण्याचा ताण निर्माण होणे.

💧 Hydrological Drought

भूजल, जलाशय, नदी/प्रवाह इत्यादी जलस्रोतांमध्ये दीर्घकालीन तूट निर्माण होणे.

2️⃣ Rainfall Deviation — पर्जन्यमानातील तूट

दुष्काळ मूल्यांकनामध्ये पाऊस हा अत्यंत महत्त्वाचा आणि mandatory indicator आहे.

Rainfall Deviation

RFdev = [(RFi − RFn) / RFn] × 100

RFi = प्रत्यक्ष नोंदलेला पाऊस
RFn = सामान्य / दीर्घकालीन सरासरी पाऊस

उदाहरण:
सामान्य पाऊस = 600 mm
प्रत्यक्ष पाऊस = 420 mm

RFdev = [(420 − 600) / 600] × 100
= −30%

म्हणजे सामान्य पर्जन्यमानापेक्षा 30% तूट.

3️⃣ Dry Spell — पावसातील खंड

एकूण हंगामी पाऊस सामान्य दिसत असला तरी पावसाचे वितरण अत्यंत महत्त्वाचे असते.

उदा. जूनमध्ये चांगला पाऊस झाला, पण त्यानंतर 20–25 दिवस पाऊस झाला नाही, तर पिकांना प्रत्यक्ष पाण्याचा ताण येऊ शकतो.

🌧️ पाऊस

→

☀️ मोठा खंड

→

🌱 Crop Stress

शिकवण: “एकूण पाऊस” आणि “पावसाचे वितरण” हे दोन वेगवेगळे घटक आहेत.

4️⃣ SPI — Standardized Precipitation Index

SPI हा पर्जन्यमानातील असामान्यता historical rainfall distribution च्या संदर्भात मोजण्यासाठी वापरला जाणारा standardized index आहे.

SPI

Rainfall Anomaly

SPI = Φ⁻¹ [ G(Rainfall) ]

संकल्पनात्मक पद्धतीने historical rainfall data वर distribution fit करून cumulative probability काढली जाते आणि ती standard normal distribution मध्ये transform केली जाते.

SPI प्रक्रिया

Historical Rainfall

→

Distribution

→

Probability

→

SPI

SPI चे negative value म्हणजे सामान्यापेक्षा कमी पर्जन्यमानाची स्थिती; positive value म्हणजे तुलनेने जास्त पर्जन्यमान.

5️⃣ NDVI — Normalized Difference Vegetation Index

NDVI उपग्रहाच्या spectral data च्या आधारे वनस्पतींची हिरवळ, vigour आणि vegetation stress समजण्यासाठी वापरला जातो.

NDVI

Vegetation Greenness

NDVI = (NIR − Red) / (NIR + Red)

NIR = Near Infrared reflectance
Red = Red band reflectance

NDVI स्थिती	सामान्य अर्थ
Negative / अतिशय कमी	पाणी, ढग किंवा non-vegetated surface
जवळपास 0	मोकळी जमीन / कमी vegetation
जास्त positive	घनदाट / चांगली vegetation

महत्त्वाचे: फक्त NDVI चे absolute value पाहून दुष्काळ ठरवू नये. Historical normal शी तुलना करणे महत्त्वाचे आहे.

6️⃣ NDWI — Normalized Difference Water Index

NDWI हा surface wetness / moisture sensitivity दर्शवणारा remote sensing indicator आहे.

NDWI

Surface Wetness

NDWI = (NIR − SWIR) / (NIR + SWIR)

NIR = Near Infrared
SWIR = Short Wave Infrared

Early Season मध्ये विशेष महत्त्व: जेव्हा crop canopy कमी असते तेव्हा NDVI तुलनेने कमी प्रभावी ठरू शकतो. अशा परिस्थितीत surface wetness indicator म्हणून NDWI उपयुक्त ठरू शकतो.

7️⃣ Vegetation Index Deviation

Current vegetation condition ही historical normal vegetation condition च्या तुलनेत किती बदलली आहे हे मोजण्यासाठी deviation वापरता येतो.

VIdev = [(VIcurrent − VInormal) / VInormal] × 100

उदा. Normal NDVI = 0.60 आणि Current NDVI = 0.45

VIdev = [(0.45 − 0.60) / 0.60] × 100
= −25%

8️⃣ VCI — Vegetation Condition Index

VCI मध्ये current vegetation condition ही historical minimum आणि maximum vegetation condition यांच्या मध्ये कुठे आहे हे पाहिले जाते.

VCI = [(VIcurr − VImin) / (VImax − VImin)] × 100

0 Poor 40 60 100 Good

VCI	Deck मधील interpretation
60–100	Good
40–60	Fair
0–40	Poor

9️⃣ Agriculture Impact — Crop Area / Sown Area

दुष्काळाच्या सुरुवातीच्या काळात पाऊस कमी असल्यामुळे पेरणीमध्ये घट होणे किंवा failed sowing होणे हा महत्त्वाचा impact indicator ठरू शकतो.

🌱

Normal Sowing

सामान्य पेरणी क्षेत्र.

⚠️

Reduced Sowing

पेरणी क्षेत्रात लक्षणीय घट.

❌

Failed Sowing

पेरणी होऊ न शकणे / पिकाची सुरुवातीपासून अपयशी स्थिती.

🔟 PASM — Plant Available Soil Moisture

PASM मातीतील उपलब्ध ओलावा हा पिकासाठी उपलब्ध असलेल्या water-holding range च्या संदर्भात मोजण्याची पद्धत आहे.

PASM = [(SMw − PWP) / (FC − PWP)] × 100

SMw = Soil Moisture
PWP = Permanent Wilting Point
FC = Field Capacity

PASM	Deck मधील वर्गीकरण
76–100	दुष्काळ नाही
51–75	Mild
26–50	Moderate
0–25	Severe

1️⃣1️⃣ MAI — Moisture Adequacy Index

MAI मध्ये पिकाला उपलब्ध actual evapotranspiration आणि संभाव्य evapotranspiration यांची तुलना केली जाते.

MAI = (AET / PET) × 100

AET = Actual Evapotranspiration
PET = Potential Evapotranspiration

MAI	स्थिती
76–100	दुष्काळ नाही
51–75	Mild
26–50	Moderate
0–25	Severe

1️⃣2️⃣ RSI — Reservoir Storage Indicator

जलाशयातील प्रत्यक्ष storage हे सामान्य सरासरी storage पेक्षा किती कमी आहे हे hydrological stress समजण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.

RSI Deficit = [(Average Storage − Actual Storage) / Average Storage] × 100

Deficit	Deck मधील वर्गीकरण
< 20%	Normal
20–30%	Mild
30–40%	Moderate
40–60%	Severe
> 60%	Extreme

1️⃣3️⃣ GWDI — Ground Water Drought Index

भूजल पातळीमध्ये सामान्य स्थितीच्या तुलनेत झालेला बदल समजण्यासाठी GWDI वापरला जातो.

GWDI = (MGWDj − GWDij) / GWDmax

या index मध्ये groundwater depth मधील deviation चे standardized representation करण्याचा प्रयत्न केला जातो.

GWDI	Deck मधील वर्गीकरण
> −0.15	Normal
−0.16 ते −0.30	Mild
−0.31 ते −0.45	Moderate
−0.46 ते −0.60	Severe
< −0.60	Extreme

1️⃣4️⃣ SFDI — Stream Flow Drought Index

Streamflow मध्ये आलेली तूट आणि low-flow duration यांच्या आधारे streamflow drought ची तीव्रता समजण्यासाठी SFDI वापरला जातो.

SFDI = (Vd / VTL) × (de / dm)

Vd = deficit volume
VTL = threshold/long-term volume reference
de = deficit duration
dm = reference maximum duration

SFDI	Deck मधील वर्गीकरण
< 0.01	Weak
0.01–0.05	Mild
0.05–0.20	Moderate
0.20–0.50	Severe

1️⃣5️⃣ प्रत्येक Index नेमके काय सांगतो?

🌧️ RF Deviation

पाऊस normal पेक्षा किती कमी/जास्त?

☀️ Dry Spell

पावसाच्या वितरणात किती मोठा खंड?

📊 SPI

Rainfall anomaly किती statistically abnormal?

🌿 NDVI

Vegetation greenness / vigour किती?

💧 NDWI

Surface wetness / moisture condition किती?

📡 VCI

Historical min–max मध्ये current vegetation कुठे?

🌱 PASM

मातीतील उपलब्ध पाणी किती?

☁️ MAI

Crop moisture adequacy किती?

🏞️ RSI

Reservoir storage stress किती?

🕳️ GWDI

Groundwater stress किती?

🌊 SFDI

Streamflow drought किती?

📍 Ground Truth

प्रत्यक्ष शेतात काय परिस्थिती आहे?

1️⃣6️⃣ Socio-Economic Indicators

दुष्काळाचा परिणाम केवळ rainfall किंवा crop index मध्येच दिसत नाही. ग्रामीण अर्थव्यवस्था, रोजगार, पिण्याचे पाणी, पशुधन, स्थलांतर, चाऱ्याची उपलब्धता आणि स्थानिक आर्थिक परिणाम यांचाही संदर्भ घेतला जाऊ शकतो.

👨‍🌾 Farmer Impact

उत्पादन आणि उत्पन्नावर परिणाम.

🐄 Livestock

चारा आणि पाण्याची उपलब्धता.

🚰 Water

पिण्याच्या पाण्याची उपलब्धता.

👷 Employment

स्थानिक रोजगारावर परिणाम.

🏘️ Migration

स्थलांतराचा सामाजिक परिणाम.

💰 Economy

ग्रामीण अर्थव्यवस्थेवरील परिणाम.

1️⃣7️⃣ Ground Truthing — प्रत्यक्ष क्षेत्रीय पडताळणी

Remote sensing आणि statistical indicators महत्त्वाचे असले तरी अंतिम निर्णयासाठी प्रत्यक्ष क्षेत्रीय परिस्थितीची पडताळणी महत्त्वाची आहे.

🛰️ Satellite

→

📊 Index

→

📍 Field Visit

→

✅ Final Assessment

Ground Truthing मध्ये काय पाहावे?

प्रतिनिधिक गावे / क्षेत्र निवडणे
पिकांची प्रत्यक्ष स्थिती तपासणे
पिकाचे नुकसान / crop loss तपासणे
GPS आधारित field location
फोटो / field evidence
पेरणीची स्थिती
मातीतील ओलावा
जलस्रोतांची स्थिती
गावनिहाय field data compilation

Manual नुसार field verification च्या आधारावर crop damage/loss 33% किंवा त्यापेक्षा जास्त असल्यास drought declaration साठी पात्रता निर्माण होऊ शकते; severe drought साठी crop damage/loss 50% पेक्षा जास्त असणे नमूद आहे.

1️⃣8️⃣ Trigger–1 — Rainfall Trigger

पहिला trigger हा mandatory rainfall indicators वर आधारित आहे. यामध्ये Rainfall Deviation किंवा SPI आणि Dry Spell यांचा matrix पद्धतीने विचार केला जातो.

RF Dev / SPI	Dry Spell	Trigger–1
Deficit / Scanty किंवा SPI < −1	Yes	Yes
Deficit / Scanty किंवा SPI < −1	No	Rainfall scanty किंवा SPI < −1.5 असल्यास Yes, अन्यथा No
Normal RF / SPI > −1	Yes	Yes
Normal RF / SPI > −1	No	No

🌧️ Rainfall Data

→

📊 RFdev / SPI

→

☀️ Dry Spell

→

Trigger–1?

1️⃣9️⃣ Trigger–2 — Impact Indicators

Trigger–1 ON झाल्यानंतर drought impact indicators तपासले जातात. Manual मध्ये चार प्रमुख impact groups आहेत:

🌱 Agriculture

Crop Area / Sown Area

🛰️ Remote Sensing

VCI / NDVI Deviation / NDWI

💧 Soil Moisture

PASM / MAI

🌊 Hydrology

RSI / GWDI / SFDI

मुख्य नियम: चार impact groups पैकी किमान तीन groups विचारात घेऊन दुष्काळाची intensity ठरवली जाते.

2️⃣0️⃣ Moderate की Severe?

तीन निवडलेले Impact Indicators	दुष्काळाची Category
सर्व 3 indicators = Severe	🔴 Severe Drought
किमान 2 indicators = Moderate किंवा Severe	🟠 Moderate Drought
वरीलपैकी कोणतीही अट पूर्ण नाही	🟢 Normal

Impact Group 1

Impact Group 2

Impact Group 3

→

Severity

2️⃣1️⃣ Irrigation Adjustment

ज्या administrative region मध्ये irrigation percentage 75% पेक्षा जास्त आहे, तेथे State ला drought category एक rank ने कमी करण्याचा पर्याय Manual मध्ये दिला आहे.

Severe

↓

Moderate

↓

Normal

Moderate → Normal अशी intensity reduction केली तरी prescribed field verification करणे आवश्यक आहे.

2️⃣2️⃣ Early Season Drought — ऑगस्टमध्ये दुष्काळ?

Seasonal conditions दुष्काळासारख्या असल्यास early-season drought declaration करता येऊ शकते.

जून

→

जुलै

→

Deficit Rainfall

→

Failed / Reduced Sowing

→

Early Drought Assessment

Early Season मध्ये महत्त्वाचे indicators

Rainfall Deviation / SPI
Dry Spell
Reduction in Crop Sown Area
Failed Sowing
MAI
Ground Water Index
Reservoir Water Index

Early season मध्ये canopy coverage कमी असल्यामुळे NDVI कमी effective ठरू शकतो. अशा परिस्थितीत surface wetness indicator म्हणून NDWI ला प्राधान्य देता येते.

2️⃣3️⃣ अंतिम दुष्काळ निर्धारण प्रक्रिया

1
Rainfall

→

2
Trigger–1

→

3
Impact Indicators

→

4
Trigger–2

→

5
Ground Truth

→

6
Final Intensity

→

7
Notification

2️⃣4️⃣ Drought Notification — दुष्काळ जाहीर करणे

दुष्काळाची घोषणा State Government कडून notification द्वारे केली जाते.

Notification मध्ये काय स्पष्ट असावे?

दुष्काळग्रस्त भौगोलिक क्षेत्र
Administrative Units
Gram Panchayat / Block / Mandal / Taluk / Sub-division / District
दुष्काळाची severity — Moderate किंवा Severe

Manual नुसार notification ची validity 6 महिन्यांपेक्षा जास्त नसावी, जोपर्यंत ती त्यापूर्वी de-notify केली जात नाही.

दुष्काळ	Manual मधील अंतिम कालमर्यादा
Kharif	30 October पेक्षा उशिरा नाही
Rabi	31 March पेक्षा उशिरा नाही

प्रत्यक्ष 2026 प्रशासनिक निर्णयासाठी लागू असलेले अद्ययावत महाराष्ट्र शासनाचे GR/SOP तपासणे आवश्यक आहे.

2️⃣5️⃣ NDRF — Financial Assistance Memorandum

दुष्काळ severe nature चा असल्यास National Disaster Response Fund (NDRF) अंतर्गत financial assistance साठी Memorandum सादर करता येते.

📄 Memorandum मध्ये महत्त्वाचे घटक

State Government drought notification ची copy
Drought assessment details
Table 3.10 नुसार assessment
Village-wise field verification data
Extant guidelines नुसार admissible items

Manual नुसार severe drought declaration नंतर NDRF assistance Memorandum एका आठवड्यात सादर करण्याची तरतूद नमूद आहे.

2️⃣6️⃣ Complete Formula Sheet — एका नजरेत

Index	Formula
RF Deviation	(RFi − RFn) / RFn × 100
NDVI	(NIR − Red) / (NIR + Red)
NDWI	(NIR − SWIR) / (NIR + SWIR)
VI Deviation	(VIcurrent − VInormal) / VInormal × 100
VCI	(VIcurr − VImin) / (VImax − VImin) × 100
PASM	(SMw − PWP) / (FC − PWP) × 100
MAI	AET / PET × 100
RSI Deficit	(Average Storage − Actual Storage) / Average Storage × 100
GWDI	(MGWDj − GWDij) / GWDmax
SFDI	(Vd / VTL) × (de / dm)

2️⃣7️⃣ Master Decision Tree

🌾 दुष्काळ जाहीर करण्याची संपूर्ण वैज्ञानिक साखळी

🌧️
Rainfall

→

📊
RFdev / SPI

→

☀️
Dry Spell

→

⚠️
Trigger–1

→

🌱🛰️💧🌊
Impact

→

⚠️
Trigger–2

→

📍
Ground Truth

→

🔴/🟠
Severity

→

📜
Notification

2️⃣8️⃣ Field-Level Drought Assessment Checklist

☑️ Rainfall

Actual rainfall
Normal rainfall
RF deviation
SPI
Dry spell

☑️ Agriculture

Sown area
Failed sowing
Crop condition
Crop loss

☑️ Remote Sensing

NDVI
NDWI
VCI
VI deviation

☑️ Soil Moisture

PASM
MAI
Soil moisture stress

☑️ Hydrology

RSI
GWDI
SFDI

☑️ Ground Truth

GPS
Field photos
Village data
Crop damage

2️⃣9️⃣ Practical Example — दुष्काळ कसा ठरू शकतो?

समजा एखाद्या तालुक्यात:

पर्जन्यमानामध्ये मोठी तूट आहे.
SPI negative आहे.
लक्षणीय dry spell आहे.
त्यामुळे Trigger–1 ON होतो.
पेरणी क्षेत्रात घट आहे.
Remote sensing मध्ये vegetation stress दिसतो.
Soil moisture कमी आहे.
Hydrological indicators मध्येही stress आहे.

Rainfall Deficit

Dry Spell

→

Trigger–1 ON

यानंतर चार impact groups पैकी किमान तीन groups निवडून त्यांची intensity तपासली जाते.

Agriculture

Remote Sensing

Soil Moisture

Hydrology

जर निवडलेल्या तीन indicators पैकी सर्व तीन Severe असतील तर Severe Drought; दोन Moderate/Severe असतील तर Moderate Drought ठरू शकतो.

यानंतर Ground Truthing करून अंतिम intensity निश्चित केली जाते.

3️⃣0️⃣ एकाच Index वर दुष्काळ का ठरवू नये?

🌧️ पाऊस

पाऊस कमी असू शकतो; पण जलसाठे उपलब्ध असू शकतात.

🛰️ NDVI

Vegetation stress दिसू शकतो; पण त्यामागे दुष्काळाव्यतिरिक्त इतर कारणेही असू शकतात.

💧 Soil Moisture

मातीतील ओलावा crop stage आणि soil characteristics वर अवलंबून असतो.

🌊 Hydrology

जलसाठे आणि भूजलाचा प्रतिसाद वेगळ्या कालावधीत दिसू शकतो.

📍 Ground Truth

उपग्रह आणि statistical data ला प्रत्यक्ष field evidence ची जोड मिळते.

म्हणूनच: Drought = एका indicator चा परिणाम नाही; तर अनेक indicators चे evidence-based convergence आहे.

3️⃣1️⃣ Official Framework चा सारांश

Mandatory Indicators

→

Trigger–1

→

Impact Indicators

→

Trigger–2

→

Ground Truthing

→

Final Drought

3️⃣2️⃣ 10 सेकंदात दुष्काळ मूल्यांकन समजा

① पाऊस कमी?
↓

② Dry Spell / SPI तपासा
↓

③ Trigger–1 ON?
↓

④ Crop + Remote Sensing + Soil + Hydrology तपासा
↓

⑤ किमान 3 Impact Groups
↓

⑥ Moderate / Severe?
↓

⑦ Ground Truthing
↓

⑧ Final Intensity + Geographic Extent
↓

⑨ State Government Notification

⚠️ 3️⃣3️⃣ अत्यंत महत्त्वाची प्रशासकीय सूचना

हा लेख Government of India – Manual for Drought Management, December 2016 मधील वैज्ञानिक framework समजण्यासाठी तयार केला आहे.

प्रत्यक्ष दुष्काळ जाहीर करण्याच्या प्रशासकीय प्रक्रियेत सध्याचे राज्य शासनाचे GR, SOP, अधिकृत निकष, उपलब्ध डेटा-स्रोत आणि सक्षम प्राधिकरणांचे निर्देश अंतिम मानावेत.

विशेषतः index thresholds, current administrative procedure, data source, field verification format आणि financial assistance guidelines यासाठी अद्ययावत अधिकृत आदेश तपासणे आवश्यक आहे.

📚 संदर्भ

Manual for Drought Management, December 2016, Government of India.
Chapter 3 — Process for the Determination of Drought.
Rainfall indicators, Trigger–1, Impact Indicators, Trigger–2, Ground Truthing आणि Drought Declaration framework.
Drought declaration, early-season drought आणि NDRF Memorandum संबंधित तरतुदी.

लेखाचे संकलन:
सुखदेव जमधडे
उप कृषी अधिकारी, शेवगाव

Nice अभिप्राय : BRICS Digital Agriculture Network च्या माध्यमातून AI, Satellite Technology, IoT आणि Data-driven Agriculture यांचा शेतीमध्ये होणारा वापर…