A térinformatika, a hidraulikus modellezés és a közbiztonság ötvözése: korai előrejelző rendszer az árvízkockázat-kezeléshez Zemgale régióban (Lettország)

A Zemgale régió egy alföldi terület, amely sík terepe, sűrű folyóhálózata és vízelvezetési hatékonysági problémái miatt nagy mértékben ki van téve az áradásoknak. A Lielupe folyó, a terület egyik fő folyója, folyómederének alacsony lejtője miatt lassú a lefolyása. Árterének magassága nem haladja meg az egy métert a vízszint felett. Jelgavától lefelé a folyó kilométerenként mindössze 5–10 cm-t esik, míg a folyómeder sokkal alacsonyabb, mint a Balti-tenger átlagos szintje. Ezek a körülmények természetes módon hajlamossá teszik a területet a vízfelhalmozódásra, a felszín alatti vizek magas szintjére és a vízelvezetési nehézségekre, különösen az olyan városi területeken, mint Jelgava és a sík vidéki tájak.

Az éghajlatváltozás várhatóan tovább súlyosbítja ezeket az árvizekkel kapcsolatos meglévő sebezhetőségeket. A lett Környezetvédelmi, Földtani és Meteorológiai Központ (Környezetvédelmi és Regionális Fejlesztési Minisztérium, 2019) szerint a 21. század végére (2071–2100) Lettországban az éves csapadékmennyiség az 1961–1990-es referencia-időszakhoz képest az RCP4.5 (köztes üvegházhatásúgáz-kibocsátási forgatókönyv) szerint várhatóan mintegy 13 %-kal, az RCP8.5 (legrosszabb kibocsátási forgatókönyv) szerint pedig 16 %-kal fog növekedni. A legerősebb szezonális növekedés télen várható: a csapadékmennyiség az RCP4.5 forgatókönyv szerint 24–37%-kal, az RCP8.5 forgatókönyv szerint pedig 35–51%-kal nő (LVĢMC, 2017). A Kopernikusz éghajlat-változási szolgáltatása (az ECMWF által végrehajtott és a Climate-ADAPT portálon elérhető C3S-előrejelzések) szintén növekvő szélsőséges csapadékmennyiséget jeleznek mind az RCP4.5, mind az RCP8.5 alapján (lásd például az öt egymást követő napon felhalmozódott maximális csapadékmennyiséget és a szélsőséges éves teljes csapadékmennyiséget). A Zemgale-ra vonatkozó közelmúltbeli kutatások továbbá fontos árvízveszélyként azonosították a 24 óra alatt 30 mm-t meghaladó heves esőzéseket, és kiemelték, hogy a változó hó- és jégolvadási minták, valamint az intenzívebb esőzések növelhetik mind a folyami, mind a pluviális árvíz kockázatát a régióban (Veidemane et al., 2026).

2024 júliusa volt Lettország megfigyelési rekordjának harmadik legcsapadékosabb júliusa, 132,1 mm csapadékkal, 75 %-kal a havi norma felett (LVĢMC– 2024. július, a lett folyórendszer áttekintése). Jelgavában az elhúzódó esőzések áradásokat és infrastrukturális károkat okozhatnak, míg az alacsony domborzat és a magas vízszint megnehezíti a vízelvezető és csapadékvíz-rendszerek működését. A vidéki területeken ezek az események hatással lehetnek a településekre, falvakra és termékeny mezőgazdasági területekre, amelyek fontos szerepet játszanak a regionális gazdaságban.

A kihívás nemcsak az árvizeknek való kitettség csökkentése, hanem a felkészültség, az előrejelzés pontossága és az intézményi reagálási kapacitás növelése is. A szélsőséges esőzések gyakran rövid távúak és területileg lokalizáltak, ami megnehezíti az előrejelzést és csökkenti a figyelmeztetési időt. Ugyanakkor az árvizek modellezése egy összetett vízrajzi hálózattal rendelkező sík medencében műszakilag igényes. Az előrejelzés pontossága a meteorológiai és hidrológiai adatok rendelkezésre állásától és minőségétől, a terep- és folyómeder-modellezéstől, valamint az információk gyors feldolgozásának képességétől függ.

További kihívást jelent, hogy a helyi és részben manuális korai előrejelző megközelítésről át kell térni egy regionális, automatizált és összehangolt rendszerre. A Jelgava városi élmény gyakorlati kiindulópontot nyújt. A regionális bővítéshez azonban jobb adatintegrációra, az önkormányzatok és a nemzeti ellenőrző szervek közötti együttműködésre, technikai szakértelemre és a közvélemény bizalmára van szükség. A hamis riasztások vagy elmulasztott események alááshatják a polgárok rendszerbe vetett bizalmát. Ezért az alkalmazkodási intézkedés az árvíz-előrejelzés javítására, az adatáramlás automatizálására, valamint a hatóságok és a lakosok időben történő, ingatlanszintű tájékoztatására összpontosít.

Az ügy az árvízkockázat-kezelésre, az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra és a polgári védelemre vonatkozó európai és lett szakpolitikai keretbe illeszkedik. Uniós szinten az árvízvédelmi irányelv közös keretet hoz létre az árvízkockázatok értékelésére és kezelésére, és előírja a tagállamok számára, hogy készítsenek árvízveszély-térképeket, árvízkockázati térképeket és árvízkockázat-kezelési terveket. Ezeknek a terveknek foglalkozniuk kell a megelőzéssel, a védelemmel és a felkészültséggel, beleértve az árvíz-előrejelzési és korai előrejelző rendszereket is.

Lettországban az árvízkockázat-kezelést vízgyűjtő-gazdálkodási és árvízkockázat-kezelési tervek révén hajtják végre. A 2022–2027-es tervezési időszakra Lettország integrált vízgyűjtő-gazdálkodási és árvízkockázat-kezelési terveket készített Daugava, Gauja, Lielupe és Venta vízgyűjtő kerületekre vonatkozóan. Ezek a tervek azonosítják az árvízkockázati területeket, a potenciális árvízkárokat és -veszteségeket, és az árvízmegelőzésre és az árvízkockázat csökkentésére irányuló intézkedési programokat tartalmaznak. Ez közvetlenül releváns a Zemgale esetében, amelyet a Lielupe és a Daugava folyórendszerek kereszteznek.

Lettországnak az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra vonatkozó, 2030-ig szóló nemzeti terve biztosítja az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás nemzeti keretét. A terv azonosítja a polgári védelem és a katasztrófavédelem éghajlattal kapcsolatos kockázatait, beleértve a szélsőséges csapadékot, a folyók lefolyásának változásait és az árvizekkel kapcsolatos kockázatokat. A korai előrejelző rendszerekre vonatkozó konkrét jelzéseket is tartalmaz. Kijelenti, hogy a korai előrejelzésnek reagálóképesnek, rendszeresen frissítettnek kell lennie, és képesnek kell lennie arra, hogy nagy felbontású modellezést biztosítson a szélsőséges időjárási körülmények hatásainak előrejelzésére.

Az intézkedés összhangban van Lettország polgári védelmi keretével is. A polgári védelemről és a katasztrófavédelemről szóló törvény értelmében a katasztrófakockázat-értékelés magában foglalja a kockázatok azonosítását, elemzését és értékelését. A törvény elismeri az emberek azon jogát, hogy korai figyelmeztetéseket és ajánlásokat kapjanak arra vonatkozóan, hogyan lépjenek fel katasztrófa vagy fenyegetés esetén. Ebben az összefüggésben az árvízi korai előrejelző rendszer támogatja mind az intézményi felkészültséget, mind a nyilvános kockázati kommunikációt.

Regionális szinten a Zemgale tervezési régió 2021–2027-es fejlesztési programja és a Zemgale tervezési régió 2030-ig szóló éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra vonatkozó terve biztosítja az éghajlatváltozáshoz való regionális alkalmazkodás tervezési hátterét.

Az intézkedés fő célja, hogy javítsa az árvízkockázat-kezelésre való felkészültséget Zemgale régióban azáltal, hogy Jelgava város helyi korai árvíz-előrejelző rendszerét regionális szintre emeli, és prediktív árvízmodellezést vezet be. Az intézkedés a valós idejű információcserére és elemzésre szolgáló regionális rendszeren keresztül támogatja a korai árvízi figyelmeztetéseket, a döntéshozatalt és a polgári védelmet.

Az egyedi célkitűzés az árvízkockázatok esemény bekövetkezése előtti értékelésének lehetővé tétele, valamint a közintézmények és a polgárok számára az emberek, az egészség, a környezet és a gazdasági tevékenységek hatékony védelmét szolgáló megfelelő intézkedések kiválasztásához szükséges információk biztosítása.

A rendszer javítja továbbá az önkormányzatok és a nemzeti ellenőrző szervek közötti együttműködést, kiterjeszti az árvízkockázati korai előrejelző rendszert az egész régióra, és javítja a döntéshozókkal és a polgárokkal folytatott kommunikációt.

Az alkalmazkodási megoldás az árvízkockázat-kezelés korai előrejelző rendszeréből áll. Egyesíti az árvízmodellezést (HEC-RAS hidraulikus modell) a földrajzi információs rendszeren (GIS) alapuló információkkal, beleértve a terep- és folyógeometriai adatokat, a hidrológiai előrejelzéseket, a kataszteri és címadatokat, valamint az árvíztérképeket, valamint a döntéstámogató és figyelmeztető funkciókat (IMPETUS, Deliverable D4.3 – Az innovatív technológiák gyors és messzemenő változásának lehetővé tétele).

A rendszert úgy alakították ki, hogy kezelje az árvízkockázat előrejelzésével és felkészültségével kapcsolatos kihívásokat egy sík terep és összetett hidrológiai dinamika jellemezte régióban. A rendszer a HEC-RAS 2D hidraulikus modellt használja a vízáramlás szimulálására két dimenzióban. Ezt a modellt árvízmodellezésre és -előrejelzésre használják, és integrálható a térinformatikával, támogatva az adatfeldolgozást és a vizualizációt. A rendszer automatikusan leolvassa a lett Környezetvédelmi, Földtani és Meteorológiai Központ előrejelzési rendszeréből származó hidrológiai előrejelzési adatokat.

A modellezési eredményeket a potenciális árvízi területek azonosítására használják. A rendszer nemcsak az intézményi döntéshozatalt támogatja, hanem közvetlenül tájékoztatja a lakosságot is, hozzájárulva a felkészültség és a reagálási képesség javításához. Jelenleg mintegy 93 000 háztartást (körülbelül 225 000 lakost) fed le Zemgale régióban.

A webalapú alkalmazás nagy társadalmi jelentőséggel bír, mivel lehetővé teszi a lakosok számára, hogy legfeljebb három helyszínt – például otthont, munkahelyet vagy gyermekiskolát – regisztráljanak és válasszanak ki annak érdekében, hogy célzott riasztásokat kapjanak az esetleges áradásokról.

A rendszer jelenleg egy-két nappal előre tudja jelezni az árvizeket, mielőtt azok bekövetkeznének. Kockázat azonosítása esetén képzett szakértőket riasztanak. Figyelemmel kísérik a helyzetet, szükség esetén drónok segítségével valós idejű képeket készítenek a veszélyeztetett területekről. Ezeket a képeket megosztják az érintett együttműködési terület polgári védelmi bizottságával, amely a helyi polgári védelmi tervek elkészítéséért is felelős, ez a bizottság értékeli a kockázatot, és eldönti, hogy előkészíti-e az evakuálási pontokat és eljárásokat, vagy folytatja-e a nyomon követést, ha a fenyegetés korlátozott.

A vészhelyzetek kezelése mellett a rendszer a hosszú távú elemzés szempontjából releváns árvízi adatokat is tárolja. A közeljövőben ez lehetővé teszi a hatóságok számára, hogy felmérjék az árvizek gyakoriságát, a leginkább érintett területeket és a kockázatok időbeli változását. Ezek a betekintések beépülnek Jelgava éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra vonatkozó tervébe, amelyet a korai előrejelző rendszerrel párhuzamosan és azzal összehangoltan dolgoztak ki. A terv várhatóan irányt szab az árvízkezeléssel kapcsolatos jövőbeli döntéseknek. Az ilyen lehetőségek közé tartoznak a természetalapú megoldások, például a vizes élőhelyek helyreállítása.

A korai előrejelző rendszer jövőbeli bővítése várható. Ez a nemzeti nyomonkövetési rendszerrel és más adatbázisokkal összekapcsolt, mesterséges intelligencián alapuló algoritmusokon keresztül valósítható meg. A mesterséges intelligencia több adatforrást és modellezési folyamatot integrálhat egy olyan koherens rendszerbe, amely képes hosszabb időn keresztül és nagy térbeli felbontással szimulálni az árvízi eseményeket.

Ugyanakkor a rendszer rugalmas. A Jelgavában szerzett korábbi tapasztalatok alapján úgy tervezték, hogy továbbfejlesszék és potenciálisan bővítsék. A lehetséges jövőbeli fejlesztések közé tartozik a rendszer nemzeti szintre való kiterjesztése és a modellezési képességek javítása a csapadék okozta áradások kezelése érdekében a folyami környezeten túl. Egy másik lehetséges jövőbeli fejlesztés a korszerűsített adatkészletek nyílt hozzáférésű adatként való hozzáférhetővé tétele lehet a szakértők és a társadalom számára.

A rendszer robusztusságát azonban jelenleg az előrejelzés pontosságának korlátai befolyásolják. Ezek a meteorológiai adatok minőségétől, a terep reprezentációjától és a hidrológiai feltételezésektől függenek.

Mióta a rendszer 2025-ben működésbe lépett, még nem állnak rendelkezésre a rezidensektől és intézményektől származó, a rendszer tényleges használatára és teljesítményére vonatkozó nyomonkövetési adatok. Ezek azonban egy későbbi szakaszban válnak elérhetővé, miután a rendszert megfelelő működési idő alatt tesztelték. A rendszert eddig szimulációkkal validálták, és modellezett árvízi forgatókönyvek alapján értékelték annak funkcionalitását és teljesítményét.

A korai előrejelző rendszer folyamatos finomítást és karbantartást igényel, különösen az alábbiak tekintetében:

• a bemeneti adatok minőségének és sűrűségének javítása (pl. folyómeder-felmérések, érzékelők),
• hidrológiai és hidraulikus modellek kalibrálása,
• A numerikus beállítások optimalizálása a pontosság és a számítási költségek kiegyensúlyozása érdekében.

Ezek a szempontok azt jelzik, hogy a megoldás minősége nem statikus. Folyamatos technikai frissítéseket igényel a teljesítmény fenntartása és javítása érdekében.

A korai előrejelző rendszer több szereplő együttműködésének eredménye. A Jelgavai Digitális Központ egy önkormányzati digitális intézmény, amely koordinálja a polgári védelmi folyamatokat, és kifejlesztette azt a webes alkalmazást, amely korai előrejelző rendszerként működik a nyilvánosság számára. A Zemgale Tervezési Régió egy olyan intézmény, amely hat települést foglal magában, és a Környezetvédelmi és Regionális Fejlesztési Minisztérium felügyelete alatt koordinálja a regionális fejlesztést és az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás tervezését. Felelős volt a HEC-RAS 2D hidraulikus modell fejlesztéséért. A lett Környezetvédelmi, Földtani és Meteorológiai Központ környezeti információkat gyűjt, tárol és szolgáltat, beleértve a modell által az árvizek előrejelzésére használt meteorológiai és hidrológiai adatokat. A Balti Környezetvédelmi Fórum a tudomány, a civil társadalom, a politika és a közigazgatás közötti kapcsolódási pontokon dolgozik. Összehangolta az érdekelt felek bevonását a korai előrejelző rendszer és az alkalmazkodási terv kidolgozásába.

Az érdekelt felek részvétele központi szerepet játszott az árvízi korai előrejelző rendszer fejlesztésében. Az érdekelt felek bevonására irányuló stratégiában a „négyes spirál” kategóriáit (tudomány, kormányzat, ipar és közösség) képviselő csoportok vettek részt, és helyi, regionális és nemzeti intézmények és szervezetek képviselői is részt vettek. A folyamat magában foglalta a tájékoztatást, az együttműködést, az információcserét, a tanácsadást és a megoldás közös létrehozását. Különböző területek szakértőivel is konzultáltak, és részt vettek az árvízkockázat-előrejelzéssel kapcsolatos információcserében.

Sikertényezők

A korai előrejelző rendszer kidolgozását és végrehajtását több tényező is támogatta. Ezek közé tartozik a helyi és regionális érdekelt felek erős érdeklődése az árvízkockázat-kezelés javítása iránt, az éghajlattal kapcsolatos árvízkockázatokkal kapcsolatos növekvő tudatosság, valamint a bevált gyakorlatok, például a digitális ikermodellek rendelkezésre állása.

Kulcsfontosságú támogató tényező a Jelgava Digitális Központ, a Zemgale Tervezési Régió, a Lett Környezetvédelmi, Földtani és Meteorológiai Központ, valamint a Balti Környezetvédelmi Fórum közötti együttműködés. A rendszer a Jelgava Cityben már működő érzékelő alapú alkalmazásra is épül. Ez a kezdeti figyelmeztető rendszer elsősorban folyóérzékelőkre támaszkodott a vízszint méréséhez, valamint egy egyszerű értesítési mechanizmusra a lakosok riasztására. Bár ez a megközelítés helyi szinten értékesnek bizonyult, funkcionalitása korlátozott volt, és nem rendelkezett prediktív kapacitással. Ez a korábbi tapasztalat szilárd technikai és tudásbázist biztosított a rendszer szélesebb Zemgale régióra való kiterjesztéséhez.

A megoldás egyértelmű felskálázási potenciállal rendelkezik. Úgy tervezték, hogy Jelgava városától Zemgale regionális szintjéig terjedjen, és összekapcsolódjon a nemzeti megfigyelési hálózattal. A projekt során szerzett tapasztalatok, beleértve a kézikönyvet is, más önkormányzatokat is támogathatnak az árvízi korai előrejelző rendszerek létrehozásában és működtetésében.

Korlátozó tényezők

Ugyanakkor néhány korlátozó tényező továbbra is fennáll. Ezek főként az adatok rendelkezésre állására, az önkormányzatokkal való együttműködésre, a technikai kapacitásra és a közbizalomra vonatkoznak. A lehetséges akadályok közé tartoznak a hiányos adatkészletek, valamint a helyi önkormányzatokkal az adattárolásról és a kapcsolódó szolgáltatásokról való megállapodás nehézségei.

A magasan képzett szakértők korlátozott rendelkezésre állása a HEC-RAS-alapú előrejelző rendszerek önkormányzati szintű üzemeltetéséhez szintén feltételekhez kötheti annak működését, valamint a külső GIS-alapú adatforrásoktól való függőségét. A helyi lakosok körében a korai előrejelző rendszeren keresztül kapott figyelmeztetésekkel szembeni bizalmatlanság is lehetséges, különösen, ha téves riasztások keletkeznek.

Az intézkedés az Európai Unió „Horizont 2020” kutatási és innovációs programjából (IMPETUS projekt) részesült finanszírozásban. Nem áll rendelkezésre információ az intézkedés konkrét költségeiről

A fő előny a korai előrejelző információk nagyszámú lakosra és háztartásra való kiterjesztése. A rendszer körülbelül 93 000 háztartást fed le, ami körülbelül 225 000 lakosnak felel meg Zemgale régióban. Így az intézkedés nem korlátozódik az intézményi felhasználókra, hanem közvetlenül támogatja a lakosság felkészültségét azáltal, hogy segíti a lakosokat és a hatóságokat abban, hogy az árvízi események előtt célzott információkhoz jussanak. Annak lehetővé tétele, hogy a polgárok konkrét helyszíneket válasszanak ki a célzott riasztásokhoz, például iskolákat, otthonokat vagy munkahelyeket, egyértelmű társadalmi értéket képvisel azáltal, hogy közvetlenül kezeli a közösségi igényeket.

Gazdasági szempontból az intézkedés relevanciája a Zemgale lett gazdaságban betöltött szerepéhez, valamint a városi és vidéki területek áradásoknak való kitettségéhez kapcsolódik. 2023-ban a Zemgale 3,1 milliárd EUR GDP-t termelt, ami Lettország GDP-je 7,8 %-ának felel meg, az egy főre jutó GDP pedig 13 626 EUR volt. A magas talajtermékenység alapján a régió erős mezőgazdasági és biogazdasági profillal rendelkezik. A jobb árvíz-előrejelzés ezért nemcsak a háztartások, az infrastruktúra és a közszolgáltatások védelmét támogathatja. Emellett a gazdasági tevékenységek, többek között a mezőgazdaság és az élelmiszerekkel kapcsolatos értékláncok számára is előnyös.

Az intézkedés előnyökkel jár az állami tervezési és beruházási döntések szempontjából. Az árvízkockázati információk rendelkezésre állásának javításával segítheti a településeket és a regionális hatóságokat abban, hogy prioritásként kezeljék a felkészültségi intézkedéseket, a veszélyhelyzet-reagálást és a jövőbeli alkalmazkodási intézkedéseket. Idővel az árvízzel kapcsolatos adatok gyűjtése és felhasználása elősegítheti az árvízgyakoriság, a veszélyeztetett területek és a változó kockázati minták jobb megértését. Ez segítene iránymutatást nyújtani az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás tervezéséhez és a megfelelő strukturális vagy természetalapú intézkedések kiválasztásához.

A korai előrejelző rendszert az IMPETUS projekt négy éve alatt fejlesztették ki, amelyet az EU Horizont 2020 (2022–2025) keretében finanszíroztak, és ennek megfelelően a tervezett projektidővel zárult.

Mivel az intézkedés digitális és operatív szolgáltatás, élettartamát folyamatosnak, nem pedig előre meghatározott időszakra korlátozottnak kell tekinteni.

A rendszer várhatóan mindaddig működőképes marad, amíg azt az illetékes hatóságok karbantartják, frissítik és használják. Folytonossága a rendszeres technikai karbantartástól, a bemeneti adatok és modellek frissítésétől, valamint az érintett intézmények közötti koordinációtól függ. Idővel a rendszer tovább javítható az előrejelzés pontosságának növelése vagy funkcióinak a változó igényekhez való igazítása érdekében.

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

Kézikönyv az érdekelt felek számára az árvizek esetén történő korai előrejelzéssel kapcsolatos know-how-ról

Alkalmazkodási pályák az éghajlatváltozás okozta árvízkockázat kezelésére a lettországi Zemgale régióban

Az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás terve Zemgale régióban