Kombination af GIS, hydraulisk modellering og offentlig sikkerhed: et system til tidlig varsling af oversvømmelsesrisikostyring i Zemgale-regionen (Letland)

Zemgale-regionen er et lavlandsområde, der er meget udsat for oversvømmelser på grund af dets flade terræn, tætte flodnetværk og dræningsineffektivitet Lielupe-floden, en af de vigtigste floder i området, har en langsom kurs på grund af den lave gradient af sin flodleje. Højden af dens flodslette overstiger ikke en meter over vandstanden. Nedstrøms for Jelgava falder floden kun 5-10 cm pr. kilometer, mens flodlejet er meget lavere end det gennemsnitlige niveau i Østersøen. Disse forhold gør området naturligt udsat for vandakkumulering, høje grundvandsniveauer og dræningsvanskeligheder, især i byområder som Jelgava og i flade landlige landskaber.

Klimaændringerne forventes yderligere at forværre disse eksisterende oversvømmelsesrelaterede sårbarheder. Ifølge det lettiske center for miljø, geologi og meteorologi (ministeriet for miljøbeskyttelse og regionaludvikling, 2019) forventes den årlige nedbør i Letland ved udgangen af det 21. århundrede (2071-2100) at stige med ca. 13 % under RCP4.5 (mellemliggende scenarie for drivhusgasemissioner) og 16 % under RCP8.5 (det værste emissionsscenario) i forhold til referenceperioden 1961-1990. Den kraftigste sæsonbestemte stigning forventes om vinteren, hvor nedbøren forventes at stige med 24-37 % under RCP4.5 og med 35-51 % under RCP8.5-scenariet (LVMC, 2017). Copernicus' klimaændringstjeneste (C3S-fremskrivninger, der er gennemført af ECMWF og tilgængelige på Climate-ADAPT) viser også stigende ekstrem nedbør under både RCP4.5 og RCP8.5 (se f.eks. den maksimale nedbør akkumuleret over fem på hinanden følgende dage og den ekstreme årlige samlede nedbør). Nylig forskning i Zemgale identificerede yderligere kraftige nedbørshændelser på over 30 mm på 24 timer som en vigtig oversvømmelsesrelateret fare og fremhævede, at skiftende sne- og issmeltningsmønstre sammen med mere intens nedbør kan øge både flod- og flodoversvømmelsesrisikoen i regionen (Veidemane et al., 2026).

Juli 2024 var den tredje vådeste juli i Letlands observationsrekord med 132,1 mm nedbør, hvilket er 75 % over den månedlige norm (oversigt over det lettiske flodregime fra juli 2024). I Jelgava kan langvarig nedbør forårsage oversvømmelser og skader på infrastrukturen, mens lav topografi og høje vandspejle gør drænings- og regnvandssystemer vanskelige at betjene. I landdistrikterne kan disse begivenheder påvirke bosættelser, landsbyer og frugtbar landbrugsjord, som spiller en vigtig rolle i den regionale økonomi.

Udfordringen består ikke kun i at reducere oversvømmelseseksponeringen, men også i at øge beredskabet, forudsige nøjagtigheden og den institutionelle indsatskapacitet. Ekstreme nedbørshændelser er ofte kortvarige og rumligt lokaliserede, hvilket gør det vanskeligt at forudsige og reducerer advarselstiderne. Samtidig er modellering af oversvømmelser i et fladt bassin med et komplekst hydrografisk netværk teknisk krævende. Prognosens nøjagtighed afhænger af tilgængeligheden og kvaliteten af meteorologiske og hydrologiske data, terræn- og flodbundsmodellering og kapaciteten til at behandle information hurtigt.

En yderligere udfordring er behovet for at gå fra en lokal og delvis manuel tilgang til tidlig varsling til et regionalt, automatiseret og koordineret system. Jelgava-byoplevelsen er et praktisk udgangspunkt. Regional opskalering kræver imidlertid bedre dataintegration, samarbejde mellem kommuner og nationale overvågningsorganer, teknisk ekspertise og offentlighedens tillid. Falske alarmer eller forsvundne begivenheder kan underminere borgernes tillid til systemet. Derfor fokuserer tilpasningsforanstaltningen på at forbedre forudsigelsen af oversvømmelser, automatisere datastrømme og levere rettidige oplysninger på ejendomsniveau til både offentlige myndigheder og beboere.

Sagen er indrammet inden for den europæiske og lettiske politikramme for styring af oversvømmelsesrisici, tilpasning til klimaændringer og civilbeskyttelse. På EU-plan fastlægger oversvømmelsesdirektivet en fælles ramme for vurdering og styring af oversvømmelsesrisici, der kræver, at medlemsstaterne udarbejder kort over faren for oversvømmelse, kort over risikoen for oversvømmelse og risikostyringsplaner for oversvømmelser. Disse planer skal omfatte forebyggelse, beskyttelse og beredskab, herunder oversvømmelsesprognoser og systemer for tidlig varsling.

I Letland gennemføres risikostyringen i forbindelse med oversvømmelser ved hjælp af vandområdeforvaltning og risikostyringsplaner for oversvømmelser. For planlægningsperioden 2022-2027 har Letland udarbejdet integrerede vandområdeplaner og risikostyringsplaner for oversvømmelser for vandområdedistrikterne Daugava, Gauja, Lielupe og Venta. Disse planer identificerer oversvømmelsesrisikoområder, potentielle oversvømmelsesskader og -tab og omfatter programmer med foranstaltninger til forebyggelse af oversvømmelser og reduktion af oversvømmelsesrisikoen. Dette er direkte relevant for Zemgale, som krydses af flodsystemerne Lielupe og Daugava.

Letlands nationale plan for tilpasning til klimaændringer frem til 2030 udgør den nationale ramme for klimatilpasning. Planen identificerer klimarelaterede risici for civilbeskyttelse og katastrofehåndtering, herunder ekstrem nedbør, ændringer i flodafstrømning og oversvømmelsesrelaterede risici. Den indeholder også specifikke oplysninger om systemer for tidlig varsling. Det hedder heri, at tidlig varsling bør være lydhør, regelmæssigt ajourført og i stand til at sikre modellering i høj opløsning til forudsigelse af virkningerne af ekstreme vejrforhold.

Foranstaltningen er også i overensstemmelse med Letlands civilbeskyttelsesramme. I henhold til loven om civilbeskyttelse og katastrofehåndtering omfatter katastroferisikovurdering risikoidentifikation, -analyse og -evaluering. Loven anerkender folks ret til at modtage tidlige advarsler og anbefalinger om, hvordan man handler i tilfælde af katastrofe eller trussel. I denne forbindelse understøtter et system til tidlig varsling af oversvømmelser både institutionelt beredskab og offentlig risikokommunikation.

På regionalt plan udgør Zemgale Planning Region Development Programme 2021-2027 og Zemgale Planning Region Climate Change Adaptation Plan frem til 2030 planlægningsrammen for regional tilpasning til klimaændringer.

Hovedformålet med foranstaltningen er at forbedre beredskabet til styring af oversvømmelsesrisici i Zemgale-regionen ved at opskalere det lokale system til tidlig varsling af oversvømmelser i Jelgava City til regionalt niveau og ved at indføre forudsigende oversvømmelsesmodeller. Foranstaltningen støtter tidlige oversvømmelsesvarslinger, beslutningstagning og civilbeskyttelse gennem et regionalt system til udveksling og analyse af oplysninger i realtid.

Et specifikt mål er at gøre det muligt at vurdere oversvømmelsesrisici, inden en begivenhed indtræffer, og at give offentlige institutioner og borgere de oplysninger, der er nødvendige for at vælge passende foranstaltninger til effektiv beskyttelse af mennesker, sundhed, miljø og økonomiske aktiviteter.

Systemet forbedrer også samarbejdet mellem kommuner og nationale overvågningsorganer, udvider systemet for tidlig varsling af oversvømmelsesrisici til hele regionen og forbedrer kommunikationen til beslutningstagere og borgere.

Tilpasningsløsningen består af et Early Warning System for Flood Risk Management. Den kombinerer oversvømmelsesmodellering (HEC-RAS hydraulisk model) med Geographic Information System (GIS)-baserede oplysninger, herunder terræn- og flodgeometridata, hydrologiske prognoser, matrikel- og adressedata og oversvømmelseskort, sammen med beslutningsstøtte- og advarselsfunktioner (IMPETUS, Deliverable D4.3 – Muliggør hurtige og vidtrækkende ændringer ved hjælp af innovative teknologier.

Systemet er designet til at tackle udfordringerne i forbindelse med forudsigelse af oversvømmelsesrisici og beredskab i en region, der er kendetegnet ved fladt terræn og kompleks hydrologisk dynamik. Systemet bruger HEC-RAS 2D-hydraulikmodellen til at simulere vandgennemstrømningen i to dimensioner. Denne model bruges til oversvømmelsesmodellering og -prognoser og kan integreres med GIS, hvilket understøtter databehandling og visualisering. Systemet læser automatisk hydrologiske prognosedata fra det lettiske miljø-, geologi- og meteorologicenters prognosesystem.

Modelresultaterne bruges til at identificere potentielle oversvømmelsesområder. Systemet understøtter ikke kun institutionel beslutningstagning, men informerer også befolkningen direkte og bidrager til forbedret beredskabs- og indsatskapacitet. Den dækker i øjeblikket ca. 93.000 husstande (omkring 225.000 indbyggere) i Zemgale-regionen.

Den webbaserede applikation har stor social relevans, da den giver beboerne mulighed for at registrere sig og vælge op til tre steder, f.eks. et hjem, en arbejdsplads eller en børneskole, for at modtage målrettede advarsler om potentielle oversvømmelser.

Systemet kan i øjeblikket forudsige oversvømmelser en til to dage, før de opstår. Når en risiko identificeres, advares uddannede eksperter. De overvåger situationen ved hjælp af droner, når det er nødvendigt for at fange realtidsbilleder af truede områder. Disse billeder deles med civilbeskyttelseskommissionen for det berørte samarbejdsområde, som også er ansvarlig for at udarbejde lokale civilbeskyttelsesplaner. Denne kommission vurderer risikoen og beslutter, om den vil forberede evakueringspunkter og -procedurer eller fortsætte overvågningen, hvis truslen er begrænset.

Ud over at håndtere nødsituationer lagrer systemet oversvømmelsesdata, der er relevante for langsigtede analyser. I den nærmeste fremtid vil dette give myndighederne mulighed for at vurdere, hvor ofte oversvømmelser forekommer, hvilke områder der er mest berørt, og hvordan risiciene ændrer sig over tid. Disse indsigter indgår i Jelgavas klimatilpasningsplan, der blev udviklet parallelt og i samarbejde med systemet for tidlig varsling. Planen forventes at orientere fremtidige valg for oversvømmelsesstyring. Sådanne muligheder omfatter naturbaserede løsninger såsom genopretning af vådområder.

Der er planer om en fremtidig udvidelse af systemet for tidlig varsling. Dette kan gøres ved hjælp af AI-drevne algoritmer, der er forbundet med det nationale overvågningssystem og andre databaser. AI kan integrere flere datakilder og modelleringsprocesser i et sammenhængende system, der er i stand til at simulere oversvømmelseshændelser over længere perioder og ved høj rumlig opløsning.

Samtidig er systemet fleksibelt. Baseret på den tidligere erfaring i Jelgava er den designet til at blive yderligere forbedret og potentielt opskaleret. Potentielle fremtidige udviklinger omfatter udvidelse af systemet til nationalt plan og forbedring af modelleringskapaciteten for at imødegå oversvømmelser forårsaget af nedbør ud over flodkontekster. En anden mulig fremtidig udvikling kunne være at gøre opgraderede datasæt tilgængelige som åbne data for eksperter og samfundet.

Systemets robusthed påvirkes dog i øjeblikket af begrænsninger i prognosens nøjagtighed. Disse afhænger af kvaliteten af meteorologiske data, terrænrepræsentation og hydrologiske antagelser.

Siden systemet blev operationelt i 2025, er overvågningsdata om dets faktiske anvendelse fra beboere og institutioner sammen med dets resultater endnu ikke tilgængelige. De vil dog blive tilgængelige på et senere tidspunkt, når systemet er blevet testet over en tilstrækkelig periode. Hidtil er systemet blevet valideret gennem simuleringer, der vurderer dets funktionalitet og ydeevne under modellerede oversvømmelsesscenarier.

Systemet for tidlig varsling kræver løbende forfining og vedligeholdelse, navnlig i forbindelse med:

• forbedring af kvaliteten og tætheden af inputdata (f.eks. flodbundsundersøgelser, sensorer)
• kalibrering af hydrologiske og hydrauliske modeller
• Optimering af numeriske indstillinger for at afbalancere nøjagtighed og beregningsomkostninger.

Disse aspekter indikerer, at kvaliteten af løsningen ikke er statisk. Det kræver løbende tekniske opdateringer for at opretholde og forbedre ydeevnen over tid.

Systemet for tidlig varsling er et resultat af samarbejde mellem flere aktører. Jelgava Digital Centre er en kommunal digital institution, der koordinerer civilbeskyttelsesprocesser og udviklede webapplikationen, der fungerer som et tidligt varslingssystem for offentligheden. Zemgale Planning Region er en institution, der omfatter seks kommuner og koordinerer regionaludviklingen og klimatilpasningsplanlægningen under tilsyn af ministeriet for miljøbeskyttelse og regionaludvikling. Det var ansvarlig for udviklingen af HEC-RAS 2D hydraulisk model. Det lettiske center for miljø, geologi og meteorologi indsamler, lagrer og leverer miljøoplysninger, herunder meteorologiske og hydrologiske data, der anvendes af modellen til at forudsige oversvømmelsesområder. Baltic Environmental Forum arbejder med grænsefladen mellem videnskab, civilsamfund, politik og administration. Den koordinerede inddragelsen af interessenter i udviklingen af systemet for tidlig varsling og tilpasningsplanen.

Interessenternes deltagelse har været central for udviklingen af systemet for tidlig varsling om oversvømmelser. Strategien for inddragelse af interessenter omfattede grupper, der repræsenterer kategorierne "firedobbelt helix" (den akademiske verden, regeringen, industrien og lokalsamfundet), og omfattede repræsentanter for lokale, regionale og nationale institutioner og organisationer. Processen omfattede information, samarbejde, udveksling af information, rådgivning og samskabelse af løsningen. Eksperter fra forskellige områder blev også hørt og inddraget i udvekslingen af oplysninger om forudsigelse af oversvømmelsesrisici.

Succesfaktorer

Flere faktorer støttede udviklingen og gennemførelsen af systemet for tidlig varsling. Disse omfatter lokale og regionale interessenters store interesse i at forbedre styringen af oversvømmelsesrisici, den voksende bevidsthed om klimarelaterede oversvømmelsesrisici og tilgængeligheden af eksempler på god praksis såsom digitale tvillinger.

En vigtig støttefaktor er samarbejdet mellem Jelgava Digital Centre, Zemgale Planning Region, det lettiske miljø-, geologi- og meteorologicenter og Baltic Environmental Forum. Systemet bygger også på den sensorbaserede applikation, der allerede er i drift i Jelgava City. Dette indledende advarselssystem var primært baseret på flodsensorer til måling af vandstande og en simpel meddelelsesmekanisme til at advare beboerne. Selv om denne tilgang viste sig at være værdifuld på lokalt plan, var dens funktionalitet begrænset i omfang og manglede prædiktiv kapacitet. Denne tidligere erfaring gav en konsolideret teknisk og vidensbase til at udvide systemet til den bredere Zemgale-region.

Løsningen har et klart opskaleringspotentiale. Det er designet til at blive udvidet fra Jelgava City til det regionale Zemgale-niveau og til at blive forbundet med det nationale overvågningsnetværk. Erfaringerne fra projektet, herunder håndbogen, kan også hjælpe andre kommuner med at etablere og drive systemer til tidlig varsling af oversvømmelser.

Begrænsende faktorer

Samtidig er der stadig visse begrænsende faktorer. De vedrører hovedsagelig datatilgængelighed, samarbejde med kommuner, teknisk kapacitet og offentlighedens tillid. Potentielle hindringer omfatter ufuldstændige datasæt og vanskeligheder med at nå til enighed med lokale kommuner om datalagring og relaterede tjenester.

Begrænset tilgængelighed af højt kvalificerede eksperter til at drive HEC-RAS-baserede forudsigelsessystemer på kommunalt plan kan også være en betingelse for dets drift sammen med dets afhængighed af eksterne GIS-baserede datakilder. Mistillid blandt lokale beboere til advarsler modtaget gennem systemet for tidlig varsling er også mulig, især hvis der genereres falske alarmer.

Aktionen har modtaget støtte fra Den Europæiske Unions Horisont 2020-program for forskning og innovation (IMPETUS-projektet). Der foreligger ingen oplysninger om foranstaltningens specifikke omkostninger.

Den største fordel er udvidelsen af oplysningerne om tidlig varsling til at omfatte et stort antal beboere og husholdninger. Systemet dækker cirka 93.000 husstande, svarende til omkring 225.000 indbyggere i Zemgale-regionen. Foranstaltningen er således ikke begrænset til institutionelle brugere, men støtter det offentlige beredskab direkte ved at hjælpe beboere og myndigheder med at modtage målrettet information før oversvømmelser. At give borgerne mulighed for at vælge specifikke steder til målrettede advarsler, såsom skoler, hjem eller arbejdspladser, giver klar social værdi ved direkte at imødekomme samfundets behov.

Set ud fra et økonomisk perspektiv hænger foranstaltningens relevans sammen med Zemgales rolle i den lettiske økonomi og med, at både byområder og landdistrikter er udsat for oversvømmelser. I 2023 genererede Zemgale 3,1 mia. EUR i BNP, svarende til 7,8 % af Letlands BNP, med et BNP pr. indbygger på 13 626 EUR. Baseret på høj jordfrugtbarhed har regionen en stærk landbrugs- og bioøkonomiprofil. Forbedret oversvømmelsesvarsling kan derfor ikke kun støtte beskyttelsen af husholdninger, infrastruktur og offentlige tjenester. Det gavner også økonomiske aktiviteter, herunder landbrugs- og fødevarerelaterede værdikæder.

Foranstaltningen giver fordele for offentlige planlægnings- og investeringsbeslutninger. Ved at forbedre tilgængeligheden af oplysninger om oversvømmelsesrisici kan det hjælpe kommuner og regionale myndigheder med at prioritere beredskabsforanstaltninger, beredskabsindsats og fremtidige tilpasningsforanstaltninger. Med tiden kan indsamling og anvendelse af oversvømmelsesrelaterede data understøtte en bedre forståelse af oversvømmelsesfrekvensen, udsatte områder og ændrede risikomønstre. Dette vil bidrage til at styre klimatilpasningsplanlægningen og udvælgelsen af passende strukturelle eller naturbaserede foranstaltninger.

Systemet for tidlig varsling blev udviklet i løbet af IMPETUS-projektets fire år, finansieret under EU's Horisont 2020 (2022-2025) og sluttede i overensstemmelse hermed med den planlagte projekttid.

Da foranstaltningen er en digital og operationel tjeneste, bør dens levetid forstås som kontinuerlig snarere end begrænset til en foruddefineret periode.

Systemet forventes at forblive operationelt, så længe det vedligeholdes, ajourføres og anvendes af de ansvarlige myndigheder. Kontinuiteten afhænger af regelmæssig teknisk vedligeholdelse, ajourføring af inputdata og -modeller og koordinering mellem de involverede institutioner. Med tiden kan systemet forbedres yderligere for at øge prognosens nøjagtighed eller for at tilpasse dets funktionaliteter til skiftende behov.

Marija Stocka
Manager at Project Management Division
Information Technology Development Department, Jelgava City Municipality Institution “Jelgava Digital Centre”

Mārīte Ieviņa
Head of Project Management Division
Information Technology Development Department, Jelgava City Municipality Institution “Jelgava Digital Centre”

jdc@jelgava.lv

Håndbog om knowhow til interessenter om tidlig varsling i tilfælde af oversvømmelser

Tilpasningsveje til imødegåelse af oversvømmelsesrisiko forårsaget af klimaændringer i Zemgale-regionen, Letland

Plan for tilpasning til klimaændringer i Zemgale-regionen