Emergency Operation
EO
i CenterC
forf
Drought Monitoring in Thailand

Prasongg Thammapalap
Information Technology and Communication Center
DDPM, Thailand

Outlines‐ Drought Definition‐ Drought Indicators‐ Drought Monitoring‐ Disaster Drought Management in Thailand

What Is Drought?
 Drought is one of the major threats among disaster hazards topeople’s livelihoods and socio‐economic development, whichusually affects a broad region for seasons or years as a timecompared with other hazards.
hazards
 A broad definition of drought is a deficiency of
precipitation over an extended period of time,
time usually aseason or more, which results in a water shortage forsome activity,y, ggroup,
p, or environmental sectors.
 There are hundreds of definitions of drought, adding to theconfusion about the existence of drought and its degree ofseverity. Droughts are regional in extent and each region has
specific climatic characteristics

Drought Concept
 Its impacts result from the interplay between the natural event (lessprecipitation than expected)) and the demand people place on watersupply, and human activities can exacerbate the impacts of drought.
Because drought cannot be viewed solely as a physical phenomenon,
it is usually defined both conceptually and operationally.
 Conceptual Definitions
 A protracted period of deficient precipitation resulting in extensive
damage to crops, resulting in loss of yield Operational
Definitionsp Meteorological drought Agricultural drought Hydrological drought Socioeconomic droughtMeteorological Drought
Meteorological drought is defined usually on the basis of the degree ofdryness (in comparison to some “normal”
normal or average amount) and theduration of the dry period.
The variety of meteorological definitions in different countries illustrates
why
h it is not possible to appl
apply a definition of dro
drought
ght dedeveloped
eloped in one partof the world to another.

 United States (1942): Less than 2.5 mm of rainfall
in 48 hours.
 Great Britain (1936): Fifteen consecutive days
with daily precipitation less than 0.25 mm.
 Libya (1964): When annual rainfall is less than
180 mm.
 Bali (1964): A period of six days without rain.

Hydrological Drought
Hydrological drought is associated with the effects of periods of precipitation(including snowfall) shortfalls on surface or subsurface water supply (i.e.,
streamflow,levels, groundwater)
groundwater).
streamflow reservoir and lake levels

Agricultural Drought
Agricultural drought links various characteristics of meteorological (orhydrological) drought to agricultural impacts, focusing on precipitation
shortages,
differences
betweenactualsoililh t
diff
b tt l andd potential
t ti l evapotranspiration,ti tiwater deficits, reduced groundwater or reservoir levels, and so forth

Socioeconomic Drought
Socioeconomic definitions of drought associate the supply and demand ofsome economic good with elements of meteorological, hydrological, andagricultural droughtNatural and Social Dimensions of Drought
Decreasing emphasis on the natural event (precipitation deficiencies)
Increasing emphasis on water/natural resource management
Increasing complexity of impacts and conflicts

Agricultural

HydrologicalygWater Supply
Snow Depth
Recreation
Tourism
Hydropower

MeteorologicalR i f ll
Rainfall
Deficiencies
Heat Stress

Soils
Crops
R
Range
Livestock
Forests

Socio-economic
Societal Impact
Time/Duration of the event

Source: National Drought Mitigation Center, University of Nebraska‐Lincoln, USA

Drought Impacts on Economics
Economic impacts are those impacts of drought that costpeoplebusinesses)l ((or bi) money.
Farmers lose money if drought destroys their crops.
More money were spent on irrigation and animals feed.
Farming Businesses may lose business.
Power companies have to spend more money on otherfuel sources and customers would also pay more.
Water companies may have to spend money on new oradditional water supplies
supplies.
Barges and ships may have difficulty navigating streams,
rivers, and canals, which would also affect businesses that
depend on water transportation for receiving or sending
goods and materials.
People might have to pay more for food
food.

Drought Impacts on Eco-Environment Plants and animals depend on water. When adrought occurs
occurs, their food supply can shrink
and their habitat can be damaged.
 Losses or destruction of fish and wildlife
habitat River drying up
 Lakes shrink
 Groundwater funnel expand
 Wetland area reduced
 Biodiversity loss Wind and water erosion of soils
 Poor soil quality
 Oasis atrophy vegetation degradation and even death, etc.

Drought Impacts on Society
Social impacts include public safety, health,conflicts between people when there isn't
enough water to go around, and changes inlifestyleAnxiety or depression about economic
lossesHealth problems related to low water flows
and poor water quality
Health problems related to dust
Loss of human lifeThreat to public safety from an increased
number of forest and range fires
Reduced incomesPeople may have to move from farms into
cities or from one city to another
cities,Climate Change and Drought There have been several intense droughts and heat waves in the

recent years, such as those in Europe in 2003, southeast
Australia in 2009 , Argentina in 2008/09,
2008/09 China in 2010 andHorn of Africa in 2011

Outlines‐ Drought Definition‐ Drought Indicators‐ Drought Monitoring‐ Disaster Drought Management in Thailand

Physical, Biological and Social Indicators
 Physical indicators include

Rainfall, Effective soil moisture, Surface water
availability, Depth to groundwater, etc.
 Biological/ Agricultural indicators comprise

Vegetation cover & composition, Crop & Fodder yield,
Condition of domestic animals, Pest incidence, etc.
 Social indicators are mostly impact indicators and include

Food and Feed availability, Land use conditions,Livelihood shifts, Migration of population, etc.
In most cases only those indicators that measure the rainfall needs offollowing sectors are considered:(a) agricultural need,(b) drinking water supply, and(c) storage of reservoirs and ground waterThree Categories of Drought Indices•Meteorological drought :•Precipitation anomalies :•Standardized Precipitation Index (SPI);•Drought spells (define thresholds of number of days with norain););•Hydrological drought :•Soil moisture / discharge / reservoirs:•Palmer Drought severity Index (PDSI);•Standardized runoff index (SRI);•Soil moisture anomalies (SMA);•Agricultural
A i lt l ddrought
ht :•Crop production / vegetation / available soil moisture:•Cropp moisture index;;•Vegetation indexes (e.g. NDVI);

Drought-Related Indices from Remote Sensing

Agricultural Drought Indicators

18

18

Drought-Related Indices from Remote Sensing
DATASETS:
Precipitation ：TRMM、GPCC、CMORPH、PERSIANN
Soil moisture：moisture：AMSR-E（NSIDC、VUA-NASA)

ERS/MetOp
Blended [VUA-NASA ( passive) and TU-Wien (Active)]
SMOS.....
Surface temperature:

AMSR-E（NSIDC、VUA-NASA)
MODIS (Aqua、Terra)
ASTER.....

Vegetation Index :MODIS (Aqua、Terra)
AVHRR ( GIMMS 、PAL、 LTDR）
SPOT .....

Drought-Related Indices from Remote Sensing
Drought Indices

Formula

PCI(TRMMi-TRMMmin)/(TRMMmax-TRMMmin)

SMCI(SMi-SMmin)/(SMmax-SMmin)

TCI(LSTmax-LSTi)/(LSTmax-LSTmin)

VCI(NDVIi-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)

MIDI

α*PCI+β*SMCI+(1-α-β)TCI

PCI: TRMM Precipitation Condition Index;
SMCI: Soil Moisture Condition Index;
TCI: Temperature (Land Surface Temperature) Condition Index;
VCI: Vegetation Condition Index;
MIDI: Microwave Integrated Drought Index;

Drought-related indices from remote sensing
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)SR itself is no longer generally used in remote sensing. Instead a
index known as the normalized difference vegetation index (NDVI) isused.
NDVI= NIR-RED
NIR+RED

o
or

S
SR +1
SR - 1

where  is reflectance in the near-infra-red (NIR) and red (red) bandof satellite sensor, respectively.

Merits :Calculation simple; daily satellite data available

Drought-Related Indices from Remote Sensing
EVI (Enhanced Vegetation Index)
The enhanced vegetation index (EVI) is an 'optimized' index designed toenhance the vegetation signal with improved sensitivity in high biomass
regions and improved vegetation monitoring through a de-coupling of the
canopy background signal and a reduction in atmosphere influences.

Disaster Characteristic Parameters
 CWSI-Crop Water Stress Index
 RDRI –Remote Sensing
g Drought
g Risk Index
 NDVI –Normalized Difference Vegetation Index
 NDVIA –Anomaly of NDVI NDWI –Normalized Difference Water Index
 NDII –Normalized Difference Infrared Index
 SVI –Standardized Vegetation Index
 LWCI –Leaf Water Content Index
 SRWI –Simple
Si l Ratio
R i Water
W
Index
I d
 VCI –Vegetation Condition Index
 TCI –Temperature Condition Index
 VHI –Vegetation
V t ti Health
H lth Index
I d
 GVWI –Global Vegetation Water moisture Index
 VTCI-Vegetation Temperature Condition Index
 VCADI –Vegetation
Vegetation Condition AlbedoDrought

Index
 PDI –Perpendicular Drought Index
 MPDI –Modified
od ed Perpendiculare pe d cu a Drought
oug t Indexde NMDI – Normalized Multi-Band Drought Index
 VegDRI–Vegetation Drought Response Index

Remotesensing
Index

Outlines‐ Drought Definition‐ Drought Indicators‐ Drought Monitoring‐ Disaster Drought Management in Thailand

Why Monitoring?
Global Warming (Climate Change)

Population Growth

Precipitation Spatial and Temporal Variations

More Water Consumption

Change in Precipitation Amount
And its Type (Meteorological Drought)

Less Extra Water Available

Change in River Flow
Change in Groundwater Recharge

More Pressure on Water Resources
Specially Groundwater

Hydrological and Groundwater Drought
Socio‐Economic Fragility
M
MoreP
Povertyt anddH
Hunger iin D
Developingl i CCountriest i anddLess economic stability in Developed Countries
and LESS ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY

Why Drought Monitoring Is Important?
The water information is important to us.

Developing new simple, effective methods tomonitorit .
 –Regional DroughtC/V
i water stress –Canopy/Vegetation –Subcanopy soil moisture

In the future, wars will befought over water !

Remote Sensing in Drought Monitor

Where can I g
get RS data?

Which data I should use?

Highg Spatial
por Highg Temporal?
pPRECIPITATION

Monitoring What?
SURFACE TEMPERATURE
transpiration &evaporation
Veg stress parms

How Monitoring?

Tsoil & Tveg

transpiration &evaporation
Tveg

runoffBare soil evap parms

soil
il evaporation
ti

TSoil

Sfc moisturesoil evaporation

infiltration
Soil hydraulic parms

Rootzone moisturedrainage

Root uptake
Root distribution parms

Soil moistureholding capacity

Given known radiative energy inputs,
how much water loss is required to keep
th soilil andthed vegetationt ti att th
the observedbdtemperatures?

REMOTE SENSING APPROACH

WATER BALANCE APPROACH(“forward modeling”)(“inverse modeling”)

tSpatial information science and RS

Transmissivity

0%

100
0%

Point inform
mationIn situ observationT

PASSIIVE RS

Field RS

Bio‐physical analysis of agronomyMW

K K Kuu X C S L P
a
MIR

10.0 μm
0.3 μmm 1.0 μm 3.0 μm 10.
TIR
T
NIR
UV

Airborne RS

V

1 cm

RS

t

1 mm

Satellite RS

ACTIVE
E

t

1m

Multi‐‐Source dataMultiO i i l Objectives
Original
Obj ti
of
f U
U.S.
S D
Drought
ht Monitor
M it
The Drought Monitor is updated weekly and provides a general up-to-datesummary of current drought conditions across the 50 states, Puerto Rico and
the Pacific possessions.

 NOT a forecast!
 NOT a drought declaration!


Identify impacts (A, H)
Assessment of current conditions
Incorporate local expert input
Be as objective as possible

Key Variables For Monitoring Drought climate data soil moisture stream flow
 ground water reservoir and lake levels
 snow packshort medium short,medium, and long range forecasts vegetation health/stress and fire danger

35

•Provides
Provides synthesis of global information on food supply and demand•Provides early warnings of impending food crises in individual countries

Images on Different Resolution

High Spatial or High Temporal?

A Future Mode for Drought Monitoring
Multi-source RS, meteorological stations and ground sensor network can
run through the whole process of the drought survey, monitoring, early
warning and assessment.

++
Multisource RS

Observation Stations

Field survey

Multidisciplinary technical system of drought early warning,monitoring and evaluation, mainly based on RS technology.
Strategic significance to reduce the loss of agricultural drought, toprotect national food security and sustainable development.

Precipitation Monitoring

Soil Moisture Monitoring

Cotton field(Xinjiang, July, 2008)
Soil moisture monitoring based on NSSMI model

Soil Moisture Monitoring for different crop stageTemporal Drought Dynamics Monitor

Drought Impact Monitor

Ground Water shortage

Main Product Using Space Technology

Outlines‐ Drought Definition‐ Drought Indicators‐ Drought Monitoring‐ Disaster Drought Management

Working Modes for DM
Routine Monitor

Emergency Monitor

Before drought occurs,
to monitor drought risk
based on space-techaccording to work
regulation, and publish
products regularly.

47

Risk develop

Drought ends

After drought occurs,
take response to
drought losses
assessment in time, andprovide affectedarea/population/agriculture/etc affected bydrought.
g

EOC OPERATIONSWhat does an Emergency Operations Center do?
 Direction and Control
 Communications
 Public Information‐ media relations
 Damage Assessment
 Resource Management
 Recovery

Drought in Thailand
12 Provinces 46 Districts 216 Sub-districts
1,893 Villages
Areas

Affected Area
All Area
Percentage

Provin Distric Sub- Village
ces
ts
s
1 893
12
46
216 1,89376
878 7,255 74,965
15.79
5.24
2.98
2.52
Water supply 1 provinces

Agriculturalg
11 Provinces

Water level on Main River

51

ปริมาณฝน

แสดงปริมาณ
ฝนอางเก็
บนํ้า่เชียงใหม่

น่านกําแพงเพชร

พิษณุ โลกชัยนาทสิ งหบุ์ รีข้อมูลระดับั นํํ้า
ในอ่ บนํ้าบนํ้า
ระดัางเก็
ข้อมลระดั
ขอมูลระดบนา
บนํ้าการแสดงพืน้ ทีกู่เพาะปลู
เพาะปลูป กความชื
น้แสดงความชื้ รุใน
ความชนใน
นํํ้าเค็็มนกพืน้ ทีล่ นํ้าเค็ม
ข
อมู
้
ลํา
รุพยากรณ
กลํา้์ข้อมูลพยากรณ ์พืน้ ทีเ่ สี่ ยงจากสมดุ
ลนํ้าภัย

www.haii.or.th© 2015. All Rights Reserved.

The weather forecast
18 Feb. 201619 Feb. 201620 Feb. 201621 Feb. 201622 Feb. 201623 Feb. 2016

Water resource dataset from satellite imageries
Small area (>= 2 Rai)ความจุ
ปริมาณ
ปริมาณนํา้
สูสงสด
งสุดนํา้นาคงเหลือ
โดยประมา
คงเหลือ
โดยประมาณณ (ล้ าน(% )(ล้ าน ลบ.เมตร)ลบ เมตร)ลบ.เมตร)พืน้ ที่

จํานวน
แหล่ งนํา้
ขนาดเล็ก(บ่ อ)

ภาคเหนือ

10,419

426

89

20.93

ภาคกลาง

44,385

1,939

1,002

51.72

ภาค
ตะวันออกเ
ฉียงเหนือ
ฉยงเหนอ

65,966

3,651

1,484

40.66

ภาค
ตะวันออก

12,888

415

303

73.17

ภาคใต้้

5,584
84

335
33

221

66.01
66 01

ภาค
ตะวันตก

41,259

195

92

47.48

รวมทัง้
ประเทศ

180,50
1

6,961

3,191

45.84
54

Water resource dataset from satellite imageriesปริมาณนํ้าเหลือ
โดยประมาณ
(%)
<=30

31‐50

จังหวัด
เชียงใหม่ ลําพูน ลําปาง
อุตรดิตถ ์ แพร่ น่าน พะเยา
เชียงราย แมฮ่ ่ องสอน ตากสระบุรี นครราชสีมา บุรีรมั ย์ สุรินทร์ ศรีสะเกษ อุบลราชธานี ยโสธร ชัยภูมิ อํานาจเจริ ญบึงกาฬ หนองบัวลําภู ขอนแก่น อุดรธานี เลยหนองคาย มหาสารคาม ร้อยเอ็ด กาฬสิ นธ์ุสกลนคร นครพนม มุกดาหาร กําแพงเพชร
สุโขทัย พิ ษณุโลก เพชรบูรณ์ ราชบุรี
กาญจนบุรี
เพชรบุุรี ประจวบคีรีขนั ธ์จํานวน
จังหวัด
10

29

51‐80
8

ปทุมธานี พระนครศรีอยุธยา อ่างทอง ลพบุรีสิ งห์บรุ ี ชัยนาท ชลบุรี ระยอง จันทบุรี ตราดฉะเชิ งเทรา ปราจีนบุรี นครนายก สระแก้วิ ิ สุพรรณบุรี
นครสวรรค์ อุทยธาน
ัี พจตร
นครปฐม นครศรีธรรมราช กระบี่ พังงา ภูเก็ต
สุราษฎร์ธานี ระนอง ชุมพร สงขลา สตูลตรัง พัทลุง ปัตตานี ยะลา นราธิ วาส

33

>80

-

0

ไมมี
่ ขอมู้ ลกรุงเทพมหานคร นนทบุร ีสมุทรปราการ สมุทรสงคราม
ส
ส

55
5

NDWI for every 7 daysขขอมูลจากดาวเทยมระหวางวนท
ยมระหวางวั
้อมลจากดาวเที่ นที่ 8-15
กุมภาพันธ ์ 2559
พืน
้ ทีท
่ ม
ี่ ค
ี วามชืน้ ตํา่ มีผลกระทบ
ตอพืื มาก ได
ไ แก
่ ช
้ ่
ภาค

จังหวัด

จํานวนเหนื อ

เชียงใหม่ ลําพูน ลําปาง
อุตรดิตถ ์ ตาก

5

กลาง

นครนายก นครสวรรค์์ อุทยั ธานีี
กําแพงเพชร สุพรรณบุรี สุโขทัยพิ ษณุโลก พิ จิตร เพชรบูรณ์ อ่างทอง
ลพบุรุ ี สิ งห์บุรี ชัยนาท ราชบุรุ ีกาญจนบุรี

15ตะวันออกเฉี ยงเหนื อนครราชสีมา บุรีรมั ย์ สุรินทร์ ศรีสะเกษ
อุบุ ลราชธานี ยโสธร ชัยภูมู ิอํานาจเจริ ญ บึงกาฬ หนองบัวลําภู
ขอนแก่น อุดรธานี หนองคาย
มหาสารคาม ร้อยเอ็ด กาฬสิ นธุ์สกลนคร นครพนม

18ภาคตะวันออก

สระแก้ว ปราจีนบุรี

2ภาคใต้

-560

Water Storage by Electricity Generating Authority of Thailandปริ มาณนํ้าใช้งานได้ปริ มาณนํ้าระบาย
ระเหยและสู ญเสยย
ระเหยและสญเสีปริ มาณนํ้าใช้งานได้ณ วันที่ 1 พ.ค. 59
ใช้ได้ถึง*

ภม
ภู
มิพล

สรก
สิริ
กิติ
ต์

871
5
08
0
.8

1,554
10
08
0
.8

2,277
7
1

1,708
9
09
0
.95

454

777

1,701

17-ก.ค.

10-ก.ค.

-ศรีนคริ
ศรน
ครน
นทร
ร วชราลงก
วชิราลงกรณ อุบอบลรตลรตั น
นสิรินธร
สรน

รชชป
รชชป
ั ระภา

บางลาง

หน
นวย

80
0.5
1

358
1.48
07
0
.75

3,100
8
05
0
.5

735
4
01
0
.12

ลาน ลบ.ม.
ลาน ลบ.ม./วน
ั

992

-28

197

2,488

438

ลาน ลบ.ม.

-11-เม.ย.

-

-

-

วนที
ั ่

ลาน ลบม
ลาน
ลบ.ม.//วนวนัWater Storage by Royal Irrigation Departmentเขือ่ นวชิราลงกรณ นํ้าใช %ใช
ปี
การ

8
18
กุมภาพันธ ์
58
18กมภาพั
กุมภาพนธ
นธ ์
59

้

การ

1,886
,886

32
3

1 716
1,716

29

ื่ นศรีศ ีเขือนครินทร ์้จ กาญจนบรี
จ.กาญจนบุ
ร

จ.ราชบุร ีปีนํ้าใช้
การ

%ใช้
การ

18
กุมภาพันธ ์
58

2,456

33

2,277

30

18
กุมภาพันธ ์59เขือ่ นแม่
กลอง
จ.นครปฐมจ นครปฐม

ปี พ.ศ.
ปปริมาตรนํ้า (ลาน้ลบ.ม.))%

นํ้าใช้การ (ลาน้ลบ.ม.))%

18 กุมภาพันธ ์
2558

17,619

66

4,342

33

Monitoring water level control point
C.2ปริมาณนํ้าไหล
ผาน
ผาน
่
142 ลบ.ม./วินาที
(12.27ลนานทายเขื
ทายเขอน
อ
่ ลาน
้
้
น)
เจลบ.ม./วัาพระยา

้ปริมาณนํ้าไหลผาน่
75 ลบ.ม./วินาที
(6.48 ลานลบ.
้ม./วัน)C.29 บางไทร

ปริมาณนํ้าไหลผาน
่
80-90 ลบ.ม./วินาที
(6.91-7.78 ลาน้ลบ.ม./วัน)เหนอเขอน
เหนื
อเขือ
่ น
เจ้าพระยา
ระดับนํ้าไม
ตํากวา่ นทายเขื้ ่ ่ ่อ+14 00+14.00ม รทกม.รทก.
พระรามหก

ปริมาณนํ้าไหล
ผาน่ปตร.พระศรี
20 ลบ.ม./วนาทลบ ม /วินาทีศิ ลลปาน
และ
(1.73
ลบ.
้์
ปตร.พระศรี
ม./วัน)เสาวภาค

ปริมาณนํ้าไหลผาน่
12 ลบ.ม./วินาที59

Thachin BasinThank You
for your attention

Water
SupplyWater
Demand