GIS:n, hydraulisen mallinnuksen ja yleisen turvallisuuden yhdistäminen: tulvariskien hallinnan varhaisvaroitusjärjestelmä Zemgalen alueella (Latvia)

Zemgalen alue on alankoalue, joka on erittäin altis tulville tasaisen maastonsa, tiheän jokiverkostonsa ja vedenpoiston tehottomuuden vuoksi. Lielupe-joella, joka on yksi alueen tärkeimmistä joista, on hidas kulku, koska sen joenuoman kaltevuus on alhainen. Sen tulvatasanteen korkeus ei ylitä yhtä metriä vedenpinnan yläpuolella. Jelgavan alajuoksulla joki putoaa vain 5–10 senttimetriä kilometriä kohti, kun taas jokiuoma on paljon matalampi kuin Itämeren keskitaso. Nämä olosuhteet tekevät alueesta luontaisesti alttiin veden kerääntymiselle, korkealle pohjaveden korkeudelle ja vedenpoisto-ongelmille erityisesti Jelgavan kaltaisilla kaupunkialueilla ja tasaisissa maaseutumaisemissa.

Ilmastonmuutoksen odotetaan pahentavan näitä tulviin liittyviä haavoittuvuuksia entisestään. Latvian ympäristö-, geologia- ja meteorologiakeskuksen (ympäristönsuojelu-ja aluekehitysministeriö, 2019) mukaan 2000-luvun loppuun mennessä (2071–2100) Latvian vuotuisen sademäärän ennustetaan kasvavan noin 13 prosenttia RCP4.5-skenaariossa (kasvihuonekaasujen keskitason päästöskenaario) ja 16 prosenttia RCP8.5-skenaariossa (pahin päästöskenaario) verrattuna viitekauteen 1961–1990. Eniten kausiluonteista kasvua odotetaan talvella, ja sademäärän ennustetaan kasvavan 24–37 prosenttia RCP4.5-skenaariossa ja 35–51 prosenttia RCP8.5-skenaariossa (LVģMC, 2017). Copernicuksen ilmastonmuutospalvelu (ECMWF:n toteuttamat C3S-ennusteet, jotka ovat saatavilla Climate-ADAPT-portaalissa) osoittaa myös, että sekä RCP4.5:n että RCP8.5:n mukaiset äärimmäiset sademäärät ovat lisääntyneet (ks. esimerkiksi viiden peräkkäisen päivän aikana kertynyt enimmäissademäärä ja vuotuinen kokonaissademäärä). Zemgalen viimeaikaisessa tutkimuksessa todettiin lisäksi, että yli 30 mm:n rankkasateet 24 tunnissa ovat merkittävä tulviin liittyvä vaara, ja korostettiin, että lumen ja jään sulamismallien muuttaminen yhdessä voimakkaampien sateiden kanssa voi lisätä sekä joki- että tulvariskiä alueella (Veidemane et al., 2026).

Heinäkuu 2024 oli Latvian havaintohistorian kolmanneksi kostein heinäkuu, jolloin sademäärä oli 132,1 millimetriä eli 75 prosenttia kuukausittaista normia suurempi (LVģMC – Latvian jokijärjestelmän yleiskatsaus, heinäkuu 2024). Jelgavassa pitkittyneet sateet voivat aiheuttaa tulvia ja infrastruktuurivaurioita, kun taas matala pinnanmuodostus ja korkeat vesipöydät vaikeuttavat salaojitus- ja hulevesijärjestelmien toimintaa. Maaseutualueilla nämä tapahtumat voivat vaikuttaa asutuskeskuksiin, kyliin ja hedelmälliseen maatalousmaahan, joilla on tärkeä rooli alueellisessa taloudessa.

Haasteena ei ole ainoastaan vähentää tulville altistumista vaan myös lisätä varautumista, ennusteiden tarkkuutta ja institutionaalisia reagointivalmiuksia. Äärimmäiset sademäärät ovat usein lyhytaikaisia ja alueellisesti paikallisia, mikä vaikeuttaa ennustamista ja lyhentää varoitusaikoja. Samaan aikaan tulvien mallintaminen tasaisella altaalla, jossa on monimutkainen hydrografinen verkko, on teknisesti vaativaa. Ennusteiden tarkkuus riippuu meteorologisten ja hydrologisten tietojen saatavuudesta ja laadusta, maasto- ja jokipohjamallinnuksesta sekä kyvystä käsitellä tietoja nopeasti.

Lisähaasteena on tarve siirtyä paikallisesta ja osittain manuaalisesta varhaisvaroitusjärjestelmästä alueelliseen, automatisoituun ja koordinoituun järjestelmään. Jelgavan kaupunkielämys tarjoaa käytännöllisen lähtökohdan. Alueellinen laajentaminen edellyttää kuitenkin parempaa tietojen integrointia, kuntien ja kansallisten valvontaelinten välistä yhteistyötä, teknistä asiantuntemusta ja kansalaisten luottamusta. Väärät hälytykset tai menetetyt tapahtumat voivat heikentää kansalaisten luottamusta järjestelmään. Tästä syystä sopeutumistoimenpiteessä keskitytään parantamaan tulvaennusteita, automatisoimaan tietovirtoja ja tarjoamaan oikea-aikaista kiinteistötason tietoa sekä viranomaisille että asukkaille.

Tapaus liittyy tulvariskien hallintaa, ilmastonmuutokseen sopeutumista ja pelastuspalvelua koskevaan EU:n ja Latvian poliittiseen kehykseen. EU:n tasolla tulvadirektiivissä vahvistetaan yhteinen kehys tulvariskien arvioinnille ja hallinnalle ja edellytetään, että jäsenvaltiot laativat tulvavaara- ja tulvariskikartat sekä tulvariskien hallintasuunnitelmat. Suunnitelmissa on käsiteltävä ennaltaehkäisyä, suojelua ja varautumista, mukaan lukien tulvaennusteet ja varhaisvaroitusjärjestelmät.

Latviassa tulvariskien hallinta toteutetaan vesienhoitosuunnitelmien ja tulvariskien hallintasuunnitelmien avulla. Latvia on laatinut suunnittelukautta 2022–2027 varten yhdennetyt vesipiirin hoito- ja tulvariskien hallintasuunnitelmat Daugavan, Gaujan, Lielupen ja Ventan vesipiirejä varten. Suunnitelmissa yksilöidään tulvariskialueet, mahdolliset tulvavahingot ja tulvavahingot, ja niihin sisältyy toimenpideohjelmia tulvien ehkäisemiseksi ja tulvariskien vähentämiseksi. Tämä koskee suoraan Zemgale-jokea, jonka läpi Lielupe- ja Daugava-joet kulkevat.

Ilmastonmuutokseen sopeutumista koskeva Latvian kansallinen suunnitelma vuoteen 2030 saakka tarjoaa kansalliset puitteet ilmastonmuutokseen sopeutumiselle. Suunnitelmassa yksilöidään ilmastoon liittyvät riskit pelastuspalvelulle ja katastrofien hallinnalle, mukaan lukien äärimmäiset sateet, jokien valumien muutokset ja tulviin liittyvät riskit. Se sisältää myös varhaisvaroitusjärjestelmiä koskevia erityismerkintöjä. Siinä todetaan, että varhaisvaroituksen olisi oltava reagoivaa, sitä olisi päivitettävä säännöllisesti ja sillä olisi voitava varmistaa korkean resoluution mallinnus äärimmäisten sääolosuhteiden vaikutusten ennustamiseksi.

Toimenpide on myös Latvian pelastuspalvelukehyksen mukainen. Pelastuspalvelua ja katastrofien hallintaa koskevan lain mukaan katastrofiriskien arviointiin sisältyy riskien tunnistaminen, analysointi ja arviointi. Laissa tunnustetaan ihmisten oikeus saada ennakkovaroituksia ja suosituksia siitä, miten toimia katastrofin tai uhan sattuessa. Tässä yhteydessä tulvia koskeva varhaisvaroitusjärjestelmä tukee sekä institutionaalista varautumista että julkista riskiviestintää.

Alueellisella tasolla Zemgalen suunnittelualueen kehittämisohjelma 2021–2027 ja Zemgalen suunnittelualueen ilmastonmuutokseen sopeutumista koskeva suunnitelma vuoteen 2030 saakka tarjoavat suunnitteluympäristön alueelliselle ilmastonmuutokseen sopeutumiselle.

Toimenpiteen päätavoitteena on parantaa varautumista tulvariskien hallintaan Zemgalen alueella laajentamalla Jelgavan kaupungin paikallinen tulvavaroitusjärjestelmä aluetasolle ja ottamalla käyttöön ennakoiva tulvamallinnus. Toimenpiteellä tuetaan varhaisia tulvavaroituksia, päätöksentekoa ja pelastuspalvelua reaaliaikaisen tiedonvaihdon ja analysoinnin alueellisen järjestelmän avulla.

Erityistavoitteena on mahdollistaa tulvariskien arviointi ennen tapahtuman tapahtumista ja antaa julkisille laitoksille ja kansalaisille tarvittavat tiedot, jotta ne voivat valita asianmukaiset toimenpiteet ihmisten, terveyden, ympäristön ja taloudellisen toiminnan suojelemiseksi tehokkaasti.

Järjestelmä parantaa myös kuntien ja kansallisten valvontaelinten välistä yhteistyötä, laajentaa tulvariskien ennakkovaroitusjärjestelmää koko alueelle ja parantaa viestintää päättäjille ja kansalaisille.

Sopeutumisratkaisu koostuu tulvariskien hallinnan ennakkovaroitusjärjestelmästä. Siinä yhdistyvät tulvamallinnus (hydraulinen HEC-RAS-malli) ja paikkatietojärjestelmään (GIS) perustuvat tiedot, mukaan lukien maasto- ja jokigeometriatiedot, hydrologiset ennusteet, maarekisteri- ja osoitetiedot sekä tulvakartat, sekä päätöksenteon tuki- ja varoitustoiminnot (IMPETUS, Deliverable D4.3 – Enabling rapid and far-reaching change by Innovative Technologies).

Järjestelmä on suunniteltu vastaamaan tulvariskien ennustamiseen ja niihin varautumiseen liittyviin haasteisiin alueella, jolle on ominaista tasainen maasto ja monimutkainen hydrologinen dynamiikka. Järjestelmä käyttää HEC-RAS 2D -hydraulimallia simuloimaan veden virtausta kahdessa ulottuvuudessa. Tätä mallia käytetään tulvien mallintamiseen ja ennustamiseen, ja se voidaan integroida paikkatietojärjestelmään, mikä tukee tietojen käsittelyä ja visualisointia. Järjestelmä lukee automaattisesti Latvian ympäristö-, geologia- ja meteorologiakeskuksen ennustejärjestelmän hydrologiset ennustetiedot.

Mallinnustuloksia käytetään mahdollisten tulva-alueiden tunnistamiseen. Järjestelmä ei ainoastaan tue institutionaalista päätöksentekoa vaan myös tiedottaa suoraan väestölle, mikä parantaa varautumis- ja reagointivalmiuksia. Se kattaa tällä hetkellä noin 93 000 kotitaloutta (noin 225 000 asukasta) Zemgalen alueella.

Verkkopohjaisella sovelluksella on suuri yhteiskunnallinen merkitys, koska sen avulla asukkaat voivat rekisteröityä ja valita enintään kolme paikkaa, kuten kodin, työpaikan tai lasten koulun, saadakseen kohdennettuja hälytyksiä mahdollisista tulvista.

Järjestelmä voi tällä hetkellä ennustaa tulvia yhdestä kahteen päivää ennen niiden esiintymistä. Kun riski havaitaan, koulutettuja asiantuntijoita varoitetaan. He seuraavat tilannetta käyttämällä tarvittaessa miehittämättömiä ilma-aluksia reaaliaikaisten kuvien ottamiseen uhanalaisista alueista. Kuvat jaetaan kyseisen yhteistyöalueen pelastuspalvelutoimikunnalle, joka vastaa myös paikallisten pelastuspalvelusuunnitelmien laatimisesta. Komissio arvioi riskit ja päättää, valmistellaanko evakuointipisteitä ja -menettelyjä vai jatketaanko seurantaa, jos uhka on vähäinen.

Sen lisäksi, että järjestelmä käsittelee hätätilanteita, se tallentaa tulvatietoja, jotka ovat merkityksellisiä pitkän aikavälin analyysien kannalta. Näin viranomaiset voivat lähitulevaisuudessa arvioida, kuinka usein tulvia esiintyy, mitkä alueet kärsivät niistä eniten ja miten riskit muuttuvat ajan mittaan. Näitä näkemyksiä hyödynnetään Jelgavan ilmastonmuutokseen sopeutumista koskevassa suunnitelmassa, joka laadittiin samanaikaisesti ja koordinoidusti varhaisvaroitusjärjestelmän kanssa. Suunnitelman odotetaan suuntaavan tulevia valintoja tulvien hallintaan. Tällaisia vaihtoehtoja ovat muun muassa luontoon perustuvat ratkaisut, kuten kosteikkojen ennallistaminen.

Ennakkovaroitusjärjestelmää on tarkoitus laajentaa tulevaisuudessa. Tämä voidaan tehdä kansalliseen seurantajärjestelmään ja muihin tietokantoihin yhdistettyjen tekoälypohjaisten algoritmien avulla. Tekoäly voi integroida useita tietolähteitä ja mallinnusprosesseja johdonmukaiseksi järjestelmäksi, joka pystyy simuloimaan tulvatapahtumia pitkällä aikavälillä ja korkealla spatiaalisella resoluutiolla.

Samalla järjestelmä on joustava. Jelgavasta saatujen aiempien kokemusten perusteella sitä on tarkoitus edelleen parantaa ja mahdollisesti laajentaa. Mahdollisia tulevia kehityssuuntia ovat järjestelmän laajentaminen kansalliselle tasolle ja mallintamisvalmiuksien parantaminen, jotta voidaan puuttua sateen aiheuttamiin tulviin jokiympäristön ulkopuolella. Toinen mahdollinen tuleva kehitys voisi olla päivitettyjen tietoaineistojen asettaminen asiantuntijoiden ja yhteiskunnan saataville avoimena datana.

Järjestelmän luotettavuuteen vaikuttavat kuitenkin tällä hetkellä ennusteen tarkkuuden rajoitukset. Ne riippuvat meteorologisten tietojen laadusta, maaston esityksestä ja hydrologisista oletuksista.

Koska järjestelmä otettiin käyttöön vuonna 2025, asukkaiden ja laitosten seurantatietoja sen tosiasiallisesta käytöstä sen suorituskyvyn ohella ei ole vielä saatavilla. Ne tulevat kuitenkin saataville myöhemmässä vaiheessa, kun järjestelmää on testattu riittävän pitkään. Tähän mennessä järjestelmä on validoitu simulaatioilla, joissa arvioidaan sen toimivuutta ja suorituskykyä mallinnetuissa tulvaskenaarioissa.

Varhaisvaroitusjärjestelmä edellyttää jatkuvaa parantamista ja ylläpitoa erityisesti seuraavien seikkojen osalta:

• syöttötietojen laadun ja tiheyden parantaminen (esim. jokiuomatutkimukset, anturit),
• hydrologisten ja hydraulisten mallien kalibrointi,
• Numeeristen asetusten optimointi tarkkuuden ja laskentakustannusten tasapainottamiseksi.

Nämä seikat osoittavat, että ratkaisun laatu ei ole staattinen. Se edellyttää jatkuvia teknisiä päivityksiä suorituskyvyn ylläpitämiseksi ja parantamiseksi ajan mittaan.

Varhaisvaroitusjärjestelmä on useiden toimijoiden yhteistyön tulos. Jelgavan digitaalinen keskus on kunnan digitaalinen laitos, joka koordinoi pelastuspalveluprosesseja ja kehitti verkkosovelluksen, joka toimii yleisön varhaisvaroitusjärjestelmänä. Zemgalen suunnittelualue on laitos, joka kattaa kuusi kuntaa ja koordinoi aluekehitystä ja ilmastonmuutokseen sopeutumista koskevaa suunnittelua ympäristönsuojelu- ja aluekehitysministeriön valvonnassa. Se vastasi HEC-RAS 2D -hydraulimallin kehittämisestä. Latvian ympäristö-, geologia- ja meteorologiakeskus kerää, tallentaa ja tarjoaa ympäristötietoa, mukaan lukien meteorologiset ja hydrologiset tiedot, joita malli käyttää tulva-alueiden ennustamiseen. Baltic Environmental Forum toimii tieteen, kansalaisyhteiskunnan, politiikan ja hallinnon rajapinnalla. Se koordinoi sidosryhmien osallistumista varhaisvaroitusjärjestelmän ja sopeutumissuunnitelman kehittämiseen.

Sidosryhmien osallistuminen on ollut keskeistä tulvavaroitusjärjestelmän kehittämisessä. Sidosryhmien osallistamisstrategiaan osallistui ryhmiä, jotka edustivat ”quadruple helix” -ryhmiä (tiedeyhteisö, hallinto, teollisuus ja yhteisö), ja siihen osallistui edustajia paikallisista, alueellisista ja kansallisista instituutioista ja organisaatioista. Prosessiin sisältyi tiedottamista, yhteistyötä, tiedonvaihtoa, konsultointia ja ratkaisun yhteiskehittämistä. Lisäksi kuultiin eri alojen asiantuntijoita, jotka osallistuivat tulvariskien ennustamista koskevaan tietojenvaihtoon.

Menestystekijät

Varhaisvaroitusjärjestelmän kehittämistä ja täytäntöönpanoa tukivat useat tekijät. Näitä ovat muun muassa paikallisten ja alueellisten sidosryhmien vahva kiinnostus tulvariskien hallinnan parantamiseen, kasvava tietoisuus ilmastoon liittyvistä tulvariskeistä ja hyvien käytäntöjen, kuten digitaalisten kaksosten, saatavuus.

Keskeinen mahdollistava tekijä on yhteistyö Jelgavan digitaalikeskuksen, Zemgalen suunnittelualueen, Latvian ympäristö-, geologia- ja meteorologiakeskuksen sekä Baltian ympäristöfoorumin välillä. Järjestelmä perustuu myös Jelgavan kaupungissa jo käytössä olevaan sensoripohjaiseen sovellukseen. Tämä alkuvaroitusjärjestelmä perustui ensisijaisesti jokiantureihin vedenkorkeuden mittaamiseksi ja yksinkertaiseen ilmoitusmekanismiin asukkaiden varoittamiseksi. Vaikka tämä lähestymistapa osoittautui arvokkaaksi paikallistasolla, sen toimivuus oli laajuudeltaan rajallinen eikä sillä ollut ennakointikykyä. Tämä aiempi kokemus tarjosi vakiintuneen teknisen ja tietopohjan järjestelmän laajentamiseksi laajemmalle Zemgalen alueelle.

Ratkaisulla on selkeä laajennuspotentiaali. Se on suunniteltu laajennettavaksi Jelgavan kaupungista Zemgalen alueelliselle tasolle ja liitettäväksi kansalliseen seurantaverkostoon. Hankkeesta ja sen käsikirjasta saadut kokemukset voivat myös tukea muita kuntia tulvien varhaisvaroitusjärjestelmien perustamisessa ja toiminnassa.

Rajoittavat tekijät

Samaan aikaan joitakin rajoittavia tekijöitä on edelleen olemassa. Ne koskevat pääasiassa tietojen saatavuutta, yhteistyötä kuntien kanssa, teknisiä valmiuksia ja kansalaisten luottamusta. Mahdollisia esteitä ovat muun muassa puutteelliset tietoaineistot ja vaikeudet päästä paikallisten kuntien kanssa sopimukseen tietojen tallentamisesta ja siihen liittyvistä palveluista.

Korkeasti koulutettujen asiantuntijoiden rajallinen saatavuus HEC-RAS-pohjaisten ennustejärjestelmien käyttöön kuntatasolla voi myös asettaa ehtoja sen toiminnalle sen lisäksi, että se on riippuvainen ulkoisista paikkatietojärjestelmään perustuvista tietolähteistä. Paikallisten asukkaiden epäluottamus varhaisvaroitusjärjestelmän kautta saatuihin varoituksiin on myös mahdollista, varsinkin jos syntyy vääriä hälytyksiä.

Toimi on saanut rahoitusta Euroopan unionin Horisontti 2020 -tutkimus- ja innovointiohjelmasta (IMPETUS-hanke). Tietoja toimenpiteen erityiskustannuksista ei ole saatavilla

Suurin hyöty on varhaisvaroitustietojen ulottaminen suureen määrään asukkaita ja kotitalouksia. Järjestelmä kattaa noin 93 000 kotitaloutta, mikä vastaa noin 225 000:ta Zemgalen alueen asukasta. Näin ollen toimenpide ei rajoitu institutionaalisiin käyttäjiin, vaan sillä tuetaan suoraan kansalaisten varautumista auttamalla asukkaita ja viranomaisia saamaan kohdennettua tietoa ennen tulvatapahtumia. Se, että kansalaiset voivat valita tiettyjä paikkoja kohdennetuille hälytyksille, kuten kouluille, kodeille tai työpaikoille, tarjoaa selkeää sosiaalista arvoa vastaamalla suoraan yhteisön tarpeisiin.

Taloudelliselta kannalta toimenpiteen merkitys liittyy Zemgalen rooliin Latvian taloudessa ja sekä kaupunki- että maaseutualueiden altistumiseen tulville. Vuonna 2023 Zemgale tuotti 3,1 miljardia euroa suhteessa BKT:hen eli 7,8 prosenttia suhteessa Latvian BKT:hen, ja sen BKT asukasta kohti oli 13 626 euroa. Maaperän korkean hedelmällisyyden ansiosta alueella on vahva maatalous- ja biotalousprofiili. Tulvavaroituksen parantaminen ei näin ollen voi ainoastaan tukea kotitalouksien, infrastruktuurin ja julkisten palvelujen suojelua. Se hyödyttää myös taloudellista toimintaa, kuten maataloutta ja elintarvikkeisiin liittyviä arvoketjuja.

Toimenpiteestä on hyötyä julkiselle suunnittelulle ja investointipäätöksille. Tulvariskitietojen saatavuuden parantaminen voi auttaa kuntia ja alueviranomaisia priorisoimaan varautumistoimia, hätätoimia ja tulevia sopeutumistoimia. Ajan mittaan tulviin liittyvien tietojen kerääminen ja käyttö voi auttaa ymmärtämään paremmin tulvien esiintymistiheyttä, altistuneita alueita ja muuttuvia riskimalleja. Tämä auttaisi ohjaamaan ilmastonmuutokseen sopeutumisen suunnittelua ja sopivien rakenteellisten tai luontoon perustuvien toimenpiteiden valintaa.

Ennakkovaroitusjärjestelmä kehitettiin EU:n Horisontti 2020 -puiteohjelmasta (2022–2025) rahoitetun IMPETUS-hankkeen neljän vuoden aikana, ja se päättyi vastaavasti suunniteltuun hankeaikaan.

Koska toimenpide on digitaalinen ja operatiivinen palvelu, sen käyttöikää olisi pidettävä jatkuvana eikä rajattuna ennalta määriteltyyn ajanjaksoon.

Järjestelmän odotetaan pysyvän toiminnassa niin kauan kuin vastuuviranomaiset ylläpitävät, päivittävät ja käyttävät sitä. Sen jatkuvuus riippuu säännöllisestä teknisestä ylläpidosta, syöttötietojen ja mallien päivittämisestä sekä asianomaisten instituutioiden välisestä koordinoinnista. Ajan mittaan järjestelmää voidaan edelleen parantaa ennusteen tarkkuuden lisäämiseksi tai sen toimintojen mukauttamiseksi muuttuviin tarpeisiin.

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

Sidosryhmille tarkoitettu taitotietoa koskeva käsikirja – Varhaisvaroitus tulvien yhteydessä

Sopeutumiskeinot ilmastonmuutoksen aiheuttaman tulvariskin torjumiseksi Zemgalen alueella Latviassa

Ilmastonmuutokseen sopeutumista koskeva suunnitelma Zemgalen alueella