Combiner SIG, modélisation hydraulique et sécurité publique : un système d'alerte précoce pour la gestion des risques d'inondation dans la région de Zemgale (Lettonie)

La région de Zemgale est une zone de plaine, fortement exposée aux inondations en raison de son terrain plat, de son réseau fluvial dense et de ses inefficacités de drainage La rivière Lielupe, l'une des principales rivières de la région, a un cours lent en raison de la faible pente de son lit. La hauteur de sa plaine inondable ne dépasse pas un mètre au-dessus du niveau de l'eau. En aval de Jelgava, la rivière ne descend que de 5 à 10 cm par kilomètre, tandis que le lit de la rivière est beaucoup plus bas que le niveau moyen de la mer Baltique. Ces conditions rendent la région naturellement sujette à l'accumulation d'eau, à des niveaux élevés d'eau souterraine et à des difficultés de drainage, en particulier dans les zones urbaines telles que Jelgava et dans les paysages ruraux plats.

Le changement climatique devrait encore exacerber ces vulnérabilités existantes liées aux inondations. Selon le Centre letton de l’environnement, de la géologie et de la météorologie (ministère de la protection de l’environnement et du développement régional, 2019), d’ici la fin du XXIe siècle (2071-2100), les précipitations annuelles en Lettonie devraient augmenter d’environ 13 % dans le cadre du RCP4.5 (scénario intermédiaire d’émissions de gaz à effet de serre) et de 16 % dans le cadre du RCP8.5 (scénario d’émissions le plus défavorable) par rapport à la période de référence 1961-1990. L’augmentation saisonnière la plus forte est attendue en hiver, les précipitations devant augmenter de 24 à 37 % dans le cadre du RCP4,5 et de 35 à 51 % dans le cadre du scénario RCP8,5 (LVọMC, 2017). Le service Copernicus sur le changement climatique (projections C3S, mises en œuvre par le CEPMMT et accessibles sur Climate-ADAPT) indique également une augmentation des précipitations extrêmes dans le cadre du RCP4.5 et du RCP8.5 (voir, par exemple, les précipitations maximales accumulées pendant cinq jours consécutifs et les précipitations totales annuelles extrêmes). Des recherches récentes sur Zemgale ont en outre identifié des épisodes de fortes précipitations dépassant 30 mm en 24 heures comme un risque important lié aux inondations et ont souligné que la modification des profils de neige et de fonte des glaces, associée à des précipitations plus intenses, peut augmenter le risque d’inondation fluviale et pluviale dans la région (Veidemane et al., 2026).

Le mois de juillet 2024 a été le troisième mois de juillet le plus humide du relevé d’observation de la Lettonie, avec 132,1 mm de précipitations, soit 75 % de plus que la norme mensuelle (LVọMC– juillet 2024 Latvian river regime overview). À Jelgava, des précipitations prolongées peuvent causer des inondations et des dommages aux infrastructures, tandis qu'une faible topographie et des nappes phréatiques élevées rendent les systèmes de drainage et d'eaux pluviales difficiles à utiliser. Dans les zones rurales, ces événements peuvent affecter les colonies, les villages et les terres agricoles fertiles, qui jouent un rôle important dans l'économie régionale.

Le défi consiste non seulement à réduire l'exposition aux inondations, mais aussi à améliorer la préparation, la précision des prévisions et la capacité d'intervention institutionnelle. Les précipitations extrêmes sont souvent à court terme et localisées dans l'espace, ce qui rend les prévisions difficiles et réduit les temps d'alerte. Dans le même temps, la modélisation des inondations dans un bassin plat doté d'un réseau hydrographique complexe est techniquement exigeante. La précision des prévisions dépend de la disponibilité et de la qualité des données météorologiques et hydrologiques, de la modélisation du terrain et du lit des rivières et de la capacité de traiter rapidement l'information.

Un autre défi est la nécessité de passer d'une approche d'alerte précoce locale et partiellement manuelle à un système régional, automatisé et coordonné. L'expérience de la ville de Jelgava constitue un point de départ pratique. Toutefois, l’expansion régionale nécessite une meilleure intégration des données, une coopération entre les municipalités et les organismes nationaux de suivi, une expertise technique et la confiance du public. De fausses alarmes ou des événements manqués pourraient saper la confiance des citoyens dans le système. Pour cette raison, la mesure d'adaptation se concentre sur l'amélioration de la prévision des inondations, l'automatisation des flux de données et la fourniture d'informations opportunes au niveau des biens aux autorités publiques et aux résidents.

L'affaire s'inscrit dans le cadre politique européen et letton en matière de gestion des risques d'inondation, d'adaptation au changement climatique et de protection civile. Au niveau de l’UE, la directive sur les inondations établit un cadre commun pour l’évaluation et la gestion des risques d’inondation, exigeant des États membres qu’ils élaborent des cartes des zones inondables, des cartes des risques d’inondation et des plans de gestion des risques d’inondation. Ces plans doivent porter sur la prévention, la protection et la préparation, y compris la prévision des inondations et les systèmes d’alerte précoce.

En Lettonie, la gestion des risques d’inondation est mise en œuvre au moyen de plans de gestion des bassins hydrographiques et des risques d’inondation. Pour la période de planification 2022-2027, la Lettonie a élaboré des plans intégrés de gestion des bassins hydrographiques et des risques d’inondation pour les districts hydrographiques de Daugava, Gauja, Lielupe et Venta. Ces plans identifient les zones à risque d'inondation, les dommages et pertes potentiels causés par les inondations et comprennent des programmes de mesures de prévention des inondations et de réduction des risques d'inondation. Ceci est directement pertinent pour Zemgale, qui est traversé par les systèmes fluviaux Lielupe et Daugava.

Le plan national letton d’adaptation au changement climatique jusqu’en 2030 fournit le cadre national d’adaptation au changement climatique. Le plan recense les risques liés au climat pour la protection civile et la gestion des catastrophes, y compris les précipitations extrêmes, les modifications du ruissellement des rivières et les risques liés aux inondations. Il comprend également des indications spécifiques sur les systèmes d'alerte précoce. Il indique que l'alerte précoce devrait être réactive, régulièrement mise à jour et capable d'assurer une modélisation à haute résolution pour prévoir les impacts des conditions météorologiques extrêmes.

La mesure est également conforme au cadre de protection civile de la Lettonie. En vertu de la loi sur la protection civile et la gestion des catastrophes, l’évaluation des risques de catastrophe comprend l’identification, l’analyse et l’évaluation des risques. La loi reconnaît le droit des personnes à recevoir des alertes précoces et des recommandations sur la manière d'agir en cas de catastrophe ou de menace. Dans ce contexte, un système d’alerte précoce aux inondations soutient à la fois la préparation institutionnelle et la communication publique sur les risques.

Au niveau régional, le programme de développement de la région de planification de Zemgale 2021-2027 et le plan d’adaptation au changement climatique de la région de planification de Zemgale jusqu’en 2030 fournissent le contexte de planification de l’adaptation régionale au changement climatique.

L’objectif principal de la mesure est d’améliorer la préparation à la gestion des risques d’inondation dans la région de Zemgale en renforçant le système local d’alerte précoce en cas d’inondation dans la ville de Jelgava au niveau régional et en introduisant une modélisation prédictive des inondations. La mesure soutient les alertes précoces aux inondations, la prise de décision et la protection civile au moyen d’un système régional d’échange et d’analyse d’informations en temps réel.

Un objectif spécifique est de permettre l'évaluation des risques d'inondation avant qu'un événement ne se produise et de fournir aux institutions publiques et aux citoyens les informations nécessaires pour sélectionner les mesures appropriées pour protéger efficacement les personnes, la santé, l'environnement et les activités économiques.

Le système améliore également la coopération entre les municipalités et les organismes nationaux de surveillance, étend le système d'alerte précoce aux risques d'inondation à l'ensemble de la région et améliore la communication avec les décideurs et les citoyens.

La solution d'adaptation consiste en un système d'alerte précoce pour la gestion des risques d'inondation. Il combine la modélisation des inondations (modèle hydraulique HEC-RAS) avec des informations basées sur le système d’information géographique (SIG), y compris des données géométriques du terrain et des cours d’eau, des prévisions hydrologiques, des données cadastrales et d’adressage, et des cartes des inondations, ainsi que des fonctionnalités d’aide à la décision et d’alerte (IMPETUS, livrable D4.3 – Permettre un changement rapide et profond par des technologies innovantes).

Le système a été conçu pour relever les défis liés à la prévision et à la préparation aux risques d'inondation dans une région caractérisée par un terrain plat et une dynamique hydrologique complexe. Le système utilise le modèle hydraulique HEC-RAS 2D pour simuler le débit d'eau en deux dimensions. Ce modèle est utilisé pour la modélisation et la prévision des inondations et peut être intégré au SIG, prenant en charge le traitement et la visualisation des données. Le système lit automatiquement les données de prévision hydrologique du système de prévision du Centre letton de l’environnement, de la géologie et de la météorologie.

Les résultats de la modélisation sont utilisés pour identifier les zones inondables potentielles. Le système soutient non seulement la prise de décision institutionnelle, mais informe également directement la population, contribuant ainsi à améliorer la préparation et la capacité de réaction. Il couvre actuellement environ 93 000 ménages (environ 225 000 habitants) dans la région de Zemgale.

L’application en ligne revêt une grande importance sociale puisqu’elle permet aux résidents de s’inscrire et de sélectionner jusqu’à trois lieux, tels qu’un domicile, un lieu de travail ou une école pour enfants, afin de recevoir des alertes ciblées sur d’éventuelles inondations.

Le système peut actuellement prévoir les inondations un à deux jours avant qu'elles ne se produisent. Lorsqu'un risque est identifié, des experts formés sont alertés. Ils surveillent la situation, en utilisant des drones si nécessaire pour capturer des images en temps réel des zones menacées. Ces images sont partagées avec la Commission de protection civile du territoire de coopération touché qui est également chargée de préparer les plans locaux de protection civile, cette commission évalue le risque et décide de préparer les points et procédures d'évacuation ou de continuer à surveiller si la menace est limitée.

En plus de répondre aux urgences, le système stocke des données sur les inondations qui sont pertinentes pour l'analyse à long terme. Dans un avenir proche, cela permettra aux autorités d'évaluer la fréquence des inondations, les zones les plus touchées et l'évolution des risques au fil du temps. Ces informations alimentent le plan d’adaptation au changement climatique de Jelgava, qui a été élaboré en parallèle et en coordination avec le système d’alerte précoce. Le plan devrait orienter les choix futurs en matière de gestion des inondations. Ces options comprennent des solutions fondées sur la nature telles que la restauration des zones humides.

Une extension future du système d'alerte précoce est prévue. Cela peut se faire au moyen d’algorithmes fondés sur l’IA connectés au système de surveillance national et à d’autres bases de données. L’IA peut intégrer plusieurs sources de données et processus de modélisation dans un système cohérent capable de simuler des inondations sur de longues périodes et à haute résolution spatiale.

Dans le même temps, le système est flexible. Sur la base de l'expérience antérieure à Jelgava, il est conçu pour être encore amélioré et potentiellement amélioré. Les développements futurs potentiels comprennent l'extension du système au niveau national et le renforcement des capacités de modélisation pour faire face aux inondations provoquées par les précipitations au-delà des contextes fluviaux. Un autre développement futur possible pourrait être de rendre les ensembles de données mis à niveau accessibles en tant que données ouvertes aux experts et à la société.

Toutefois, la robustesse du système est actuellement influencée par les limites de la précision des prévisions. Celles-ci dépendent de la qualité des données météorologiques, de la représentation du terrain et des hypothèses hydrologiques.

Depuis que le système est devenu opérationnel en 2025, les données de suivi de son utilisation réelle par les résidents et les institutions parallèlement à ses performances ne sont pas encore disponibles. Cependant, ils seront disponibles à un stade ultérieur, une fois que le système aura été testé sur une période de fonctionnement suffisante. À ce jour, le système a été validé au moyen de simulations, évaluant sa fonctionnalité et ses performances dans le cadre de scénarios d'inondation modélisés.

Le système d'alerte précoce nécessite un raffinement et une maintenance continus, notamment en ce qui concerne:

• l’amélioration de la qualité et de la densité des données d’entrée (par exemple, relevés sur le lit des rivières, capteurs),
• l'étalonnage des modèles hydrologiques et hydrauliques,
• Optimisation des paramètres numériques pour équilibrer la précision et le coût de calcul.

Ces aspects indiquent que la qualité de la solution n'est pas statique. Il nécessite des mises à jour techniques continues pour maintenir et améliorer les performances au fil du temps.

Le système d'alerte précoce est le fruit d'une collaboration entre plusieurs acteurs. Le Centre numérique Jelgava est une institution numérique municipale qui coordonne les processus de protection civile et a développé l'application Web qui agit comme un système d'alerte précoce pour le public. La région de planification de Zemgale est une institution qui englobe six municipalités et coordonne le développement régional et la planification de l'adaptation au changement climatique sous la supervision du ministère de la Protection de l'environnement et du Développement régional. Il était responsable du développement du modèle hydraulique 2D HEC-RAS. Le Centre letton de l'environnement, de la géologie et de la météorologie recueille, stocke et fournit des informations environnementales, y compris les données météorologiques et hydrologiques utilisées par le modèle pour prévoir les zones inondables. Le Baltic Environmental Forum travaille sur l'interface entre la science, la société civile, la politique et l'administration. Elle a coordonné la participation des parties prenantes à l ' élaboration du système d ' alerte rapide et du plan d ' adaptation.

La participation des parties prenantes a joué un rôle central dans la mise au point du système d'alerte rapide en cas d'inondation. La stratégie d’engagement des parties prenantes impliquait des groupes représentant les catégories de la «quadruple hélice» (université, gouvernement, industrie et communauté) et comprenait des représentants d’institutions et d’organisations locales, régionales et nationales. Le processus comprenait l'information, la collaboration, l'échange d'informations, la consultation et la co-création de la solution. Des experts de divers domaines ont également été consultés et impliqués dans l'échange d'informations sur la prévision des risques d'inondation.

Facteurs de réussite

Plusieurs facteurs ont contribué à l'élaboration et à la mise en œuvre du système d'alerte rapide. Il s’agit notamment du vif intérêt des acteurs locaux et régionaux pour l’amélioration de la gestion des risques d’inondation, de la sensibilisation croissante aux risques d’inondation liés au climat et de la disponibilité d’exemples de bonnes pratiques, tels que les jumeaux numériques.

La coopération entre le Centre numérique de Jelgava, la région de planification de Zemgale, le Centre letton pour l'environnement, la géologie et la météorologie et le Forum environnemental de la Baltique est un facteur clé. Le système s'appuie également sur l'application basée sur des capteurs déjà en service dans la ville de Jelgava. Ce système d'alerte initial reposait principalement sur des capteurs de rivière pour mesurer les niveaux d'eau et un mécanisme de notification simple pour alerter les résidents. Bien que cette approche se soit avérée utile au niveau local, sa fonctionnalité était limitée et manquait de capacité prédictive. Cette expérience antérieure a fourni une base technique et de connaissances consolidée pour étendre le système à l'ensemble de la région de Zemgale.

La solution a un potentiel clair de mise à l'échelle. Il est conçu pour être étendu de la ville de Jelgava au niveau régional de Zemgale et pour être connecté au réseau national de surveillance. L’expérience acquise dans le cadre du projet, y compris le manuel, peut également aider d’autres municipalités à mettre en place et à exploiter des systèmes d’alerte précoce en cas d’inondation.

Facteurs limitatifs

Dans le même temps, certains facteurs limitatifs subsistent. Elles concernent principalement la disponibilité des données, la coopération avec les municipalités, les capacités techniques et la confiance du public. Les obstacles potentiels comprennent des ensembles de données incomplets et des difficultés à parvenir à un accord avec les municipalités locales sur le stockage des données et les services connexes.

La disponibilité limitée d’experts hautement qualifiés pour exploiter les systèmes de prévision fondés sur HEC-RAS au niveau municipal peut également conditionner son fonctionnement, parallèlement à sa dépendance à l’égard de sources de données SIG externes. La méfiance des résidents locaux à l'égard des alertes reçues par le biais du système d'alerte précoce est également possible, en particulier si de fausses alertes sont générées.

L’action a bénéficié d’un financement au titre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne (projet IMPETUS). Aucune information sur les coûts spécifiques de la mesure n’est disponible.

Le principal avantage est l'extension de l'information d'alerte précoce à un grand nombre de résidents et de ménages. Le système couvre environ 93 000 ménages, ce qui correspond à environ 225 000 habitants de la région de Zemgale. Ainsi, la mesure ne se limite pas aux utilisateurs institutionnels, mais soutient directement la préparation du public en aidant les résidents et les autorités à recevoir des informations ciblées avant les inondations. Permettre aux citoyens de sélectionner des endroits spécifiques pour des alertes ciblées, telles que les écoles, les maisons ou les lieux de travail, apporte une valeur sociale claire en répondant directement aux besoins de la communauté.

D’un point de vue économique, la pertinence de la mesure est liée au rôle de Zemgale dans l’économie lettone et à l’exposition des zones urbaines et rurales aux inondations. En 2023, Zemgale a généré 3,1 milliards d’EUR de PIB, ce qui correspond à 7,8 % du PIB de la Lettonie, avec un PIB par habitant de 13 626 EUR. Compte tenu de la fertilité élevée des sols, la région présente un profil agricole et bioéconomique solide. Une meilleure alerte aux inondations ne peut donc pas seulement soutenir la protection des ménages, des infrastructures et des services publics. Elle profite également aux activités économiques, y compris l’agriculture et les chaînes de valeur liées à l’alimentation.

La mesure présente des avantages pour la planification publique et les décisions d'investissement. En améliorant la disponibilité des informations sur les risques d’inondation, elle peut aider les municipalités et les autorités régionales à donner la priorité aux actions de préparation, à la réaction d’urgence et aux futures mesures d’adaptation. Au fil du temps, la collecte et l’utilisation de données relatives aux inondations peuvent favoriser une meilleure compréhension de la fréquence des inondations, des zones exposées et de l’évolution des schémas de risque. Cela contribuerait à orienter la planification de l’adaptation au changement climatique et la sélection de mesures structurelles ou fondées sur la nature appropriées.

Le système d’alerte précoce a été développé au cours des quatre années du projet IMPETUS, financé au titre d’Horizon 2020 de l’UE (2022-2025) et s’est terminé en conséquence avec l’heure prévue pour le projet.

Étant donné que la mesure est un service numérique et opérationnel, sa durée de vie devrait être comprise comme continue plutôt que limitée à une période prédéfinie.

Le système devrait rester opérationnel tant qu’il est maintenu, mis à jour et utilisé par les autorités responsables. Sa continuité dépend de la maintenance technique régulière, de la mise à jour des données sous-jacentes et des modèles, ainsi que de la coordination entre les institutions concernées. Au fil du temps, le système pourrait être encore amélioré afin d'accroître la précision des prévisions ou d'adapter ses fonctionnalités à l'évolution des besoins.

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

Manuel de savoir-faire à l’intention des parties prenantes sur l’alerte précoce en cas d’inondation

Voies d’adaptation pour faire face au risque d’inondation induit par le changement climatique dans la région de Zemgale, Lettonie

Plan d'adaptation au changement climatique dans la région de Zemgale