عوامل مختلف طبیعی و انسانی در چند دهه اخیر باعث ایجاد شرایط بحرانی و افت سطح آب های زیرزمینی در بیشتر حوزه های آبخیز کشور از جمله استان خراسان رضوی شده است. در این تحقیق از تکنیک های تحلیل سری های زمانی مان-کندال و پتیت برای تحلیل روند شاخص خشکسالی هواشناسی SPI و شاخص خشکسالی آب زیرزمینی PSI در دوره آماری ۳۰ ساله (۱۳۹۳-۱۳۶۳) حوزه آبریز دشت مشهد استفاده شده است. جهت تحلیل مکانی وقوع خشکسالی هواشناسی و ارتباط آن با خشکسالی آب زیرزمینی نیز از روش های زمین آمار و تحلیل نقطه داغ استفاده گردید. نقشه های میان یابی شده شاخص SPI نشان داد که در سال های ۷۹-۷۸ تا ۸۰-۷۹، ۸۵-۸۴، ۸۷-۸۶، ۹۰-۸۹ و ۹۳-۹۲ حوزه آبریز مطالعاتی عمدتاً در طبقات فروخشک و خیلی خشک قرار می گیرد؛ اما نتایج تحلیل سری زمانی شاخص SPI در تمامی ایستگاه ها به جز ایستگاه اندرخ نشان می دهد که تغییرات تدریجی موجود در سطح پنج درصد معنی دار نیست؛ بنابراین حوزه آبخیز مشهد – چناران حداقل در طی سه دهه اخیر تغییرات تدریجی محسوسی را در میزان بارش و خشکسالی هواشناسی در اکثر ایستگاه های مورد مطالعه تجربه نکرده است. تغییرات تدریجی سری زمانی شاخص PSI در چاه های مشاهداتی قاسم آباد، کلاته نادر، مسکران، نومهن و هاشم آباد غیرمعنی دار و در بقیه چاه ها (۳۵ چاه) معنی دار می با شند. شاخص PSI در همه چاه ها به جز بلوار تلویزیون دارای روند کاهشی است. نقشه های پهنه بندی نیز نشان می دهند که شاخص PSI در دشت مورد مطالعه از سال های ۶۴-۱۳۶۳ تا ۷۹-۱۳۷۸ بیشتر در شرایط نرمال قرار گرفته و از سال های ۷۹-۱۳۷۸ هر چه به سمت حال حاضر پیش می رویم در طبقه شرایط خطرناک و حداقل تاریخی قرار می گیرد. نتایج تحلیل همبستگی بین دو شاخص SPI و PSI نشان می دهد که در اکثر موارد و سال ها ارتباط ضعیفی بین خشکسالی هواشناسی و آب زیرزمینی وجود دارد و نمی توان ارتباط معنی دار قوی بین این دو پدیده در دشت ارائه کرد. همچنین بر اساس تحلیل سری های زمانی دبی سالیانه آب مهم ترین رودخانه های تغذیه کننده (که نشان دهنده روندی غیر معنی دار در دوره مطالعاتی است) باز هم نمی توان ارتباط معنی دار قوی بین خشکسالی هیدرولوژیکی و خشکسالی آب زیرزمینی در منطقه برقرار نمود. سطح آب زیرزمینی دشت مشهد-چناران از سال ۱۳۶۴ تا ۱۳۹۳ بیشتر از ۲۵ متر افت را تجربه کرده که بیشترین آن در بین سال های ۱۳۷۸ تا ۱۳۸۲ بوده که بالغ بر ۶ متر افت مشاهده شده است. تعداد حفر چاه در طول این چهار سال ۱۰۵۴ حلقه است که بیشترین میزان حفر چاه را در طول دوره آماری نشان می دهد؛ بنابراین برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی را می توان عامل اصلی افت سطح سفره در دشت مشهد معرفی کرد.
