بررسی همگنی منطقه¬ای با استفاده از خصوصیات تک‌متغیره، گام مهمی در روش تجزیه و تحلیل فراوانی منطقه¬ای است؛ لیکن برخی پدیده‌های هیدرولوژیک دارای خصوصیات چندمتغیره بوده که نمی‌توان با روش‌های تک¬متغیره آنها را بررسی کرد. خشکسالی‌ها از جمله این پدیده‌ها هستند که تعریف آنها به‌صورت تک‌متغیره برای ارزیابی خطرات، تصمیم‌گیری و مدیریت مناسب تأثیرگذار نخواهد بود. بدین جهت در این مطالعه، به بررسی تحلیل فراوانی منطقه‌ای خشکسالی به‌صورت چندمتغیره با استفاده از شاخص‌های SEI (تبخیر- تعرق استاندارد شده)، SSI (رطوبت خاک استاندارد شده) و SRI (رواناب استاندارد شده) در حوضه آبریز کرخه طی دوره آماری 1996 تا 2019 پرداخته شد. شاخص‌ها، با استفاده از روش گشتاورهای خطی چندمتغیره و توابع کاپولا، توزیع توأم احتمال بین متغیرهای تبخیر- تعرق، رواناب و رطوبت خاک را محاسبه کرده و خشکسالی‌های هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژیک را به‌صورت همزمان مدنظر قرار دادند. نتایج تحلیل فراوانی منطقه‌ای چندمتغیره، با درنظر گرفتن تابع منطقه‌ای کاپولا گامبل، نشان داد که حوضه از لحاظ شدت شاخص‌های توأم خشکسالی SEI-SSI در تداوم‌های مشترک همگن قابل ‌قبول و از لحاظ شاخص‌های SEI-SRI ناهمگن است. این درحالی است که پس از خوشه‌بندی حوضه به چهار ناحیه همگن از لحاظ خصوصیات شاخص SPI (بارش استاندارد شده)، حوضه در تمام نواحی از لحاظ شاخص‌های تک‌متغیره SEI، SSI و SRI همگن قابل ‌قبول و در خوشه سوم و چهارم شاخص‌های خشکسالی SRI و SSI ناهمگن شناسایی شد. توابع توزیع پیرسون نوع (3)، پارتو، نرمال و لجستیک عمومی برای بررسی خصوصیات شاخص‌های خشکسالی SEI، SSI و SRI در این حالت، مناسب تشخیص داده شد. درنهایت برآورد بزرگی انواع خشکسالی‌های توأم و احتمال وقوع آنها نشان داد که نواحی شمالی و جنوبی حوضه آبریز کرخه طی سال‌های آتی، خشکسالی‌های کوتاه و پیاپی را تجربه خواهند کرد. خشکسالی‌ها در مناطق فاقد داده‌های هواشناسی، از نظر احتمال مشترک با استفاده از روش تحلیل فراوانی منطقه‌ای خشکسالی پیشنهاد شده در این پژوهش، قابل پیش‌بینی هستند.