خشکسالی یک پدیده طبیعی و قابل تکرار است که باعث کمبود آب در بخش های مختلف مصرف می‌گردد. این پدیده در مقایسه با سایر پدیده ها هم از نظر شدت و فراوانی وقوع و هم از نظر وسعت فضایی و میزان خساراتی که به بار می آورد از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این تحقیق از شاخص بارش استاندارد شده ( SPI ) و شاخص خشکسالی جریانات رودخانه ای ( SDI ) جهت ارزیابی و تحلیل زمانی وقوع خشکسالی‌ها استفاده شده است. برای این منظور از آمار ماهانه 23 ایستگاه باران سنجی و 7 ایستگاه هیدرومتری در حوزه آبخیز اترک استفاده شد و شاخص‌ها در 6 بازه زمانی (3، 6، 9، 12، 24 و 48 ماهه) مورد ارزیابی قرار گرفتند. جهت بررسی اثرات خشکسالی بر منابع آب سطحی ابتدا رابطه بارندگی و دبی در منطقه مورد بررسی قرار گرفت و تاخیر زمانی اثر بارندگی بر دبی محاسبه گردید. سپس داده های استاندارد شده دبی ( SDI ) با سری های SPI در بازه های زمانی متفاوت به روش همبستگی پیرسون در کل حوزه مورد بررسی و همچنین به تفکیک زیر حوزه ها مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد رابطه زمانی وقوع خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی با یکدیگر در سطح 99 درصد معنی‌دار است و این همبستگی در بازه 3 ماهه حداکثر می‌باشد. خشکسالی سبب کاهش جریان آب های سطحی شده و این تاثیر در همان ماه و یا با 1 ماه تاخیر و حداکثر در ایستگاه شیرآباد و در زیر حوزه دربند اتفاق می‌افتد.