Combinare GIS, modellazione idraulica e sicurezza pubblica: un sistema di allarme rapido per la gestione del rischio di alluvioni nella regione di Zemgale (Lettonia)

La regione di Zemgale è una zona di pianura, altamente esposta alle inondazioni a causa del suo terreno pianeggiante, della fitta rete fluviale e delle inefficienze di drenaggio Il fiume Lielupe, uno dei principali fiumi della zona, ha un corso lento a causa della bassa pendenza del suo letto del fiume. L'altezza della sua pianura alluvionale non supera un metro sopra il livello dell'acqua. A valle di Jelgava, il fiume scende di soli 5-10 cm per chilometro, mentre il letto del fiume è molto inferiore al livello medio del Mar Baltico. Queste condizioni rendono l'area naturalmente soggetta all'accumulo di acqua, a livelli elevati di acque sotterranee e a difficoltà di drenaggio, in particolare nelle aree urbane come Jelgava e nei paesaggi rurali pianeggianti.

Si prevede che i cambiamenti climatici aggraveranno ulteriormente queste vulnerabilità esistenti legate alle inondazioni. Secondo il Centro lettone per l'ambiente, la geologia e la meteorologia (Ministero della Protezione ambientale e dello sviluppo regionale, 2019), entro la fine del XXI secolo (2071-2100) le precipitazioni annue in Lettonia dovrebbero aumentare di circa il 13 % nell'ambito dell'RPC4.5 (scenario intermedio delle emissioni di gas a effetto serra) e del 16 % nell'ambito dell'RPC8.5 (scenario peggiore delle emissioni) rispetto al periodo di riferimento 1961-1990. L'aumento stagionale più forte è previsto in inverno, con precipitazioni che dovrebbero aumentare del 24-37 % nell'ambito dell'RPC4.5 e del 35-51 % nell'ambito dello scenario RCP8.5 (LVǎMC, 2017). Anche il servizio relativo ai cambiamenti climatici di Copernicus (proiezioni C3S, attuate dall'ECMWF e accessibili su Climate-ADAPT) indica un aumento delle precipitazioni estreme sia nell'ambito dell'RPC4.5 che dell'RPC8.5 (cfr. ad esempio le precipitazioni massime accumulate nell'arco di cinque giorni consecutivi e le precipitazioni totali annue estreme). Recenti ricerche su Zemgale hanno inoltre identificato eventi di forti precipitazioni superiori a 30 mm in 24 ore come un importante pericolo legato alle inondazioni e hanno evidenziato che il cambiamento dei modelli di neve e fusione del ghiaccio, insieme a precipitazioni più intense, può aumentare il rischio di alluvioni sia fluviali che pluviali nella regione (Veidemane et al., 2026).

Il luglio 2024 è stato il terzo luglio più piovoso del record osservazionale della Lettonia, con 132,1 mm di precipitazioni, il 75 % al di sopra della norma mensile (riepilogo del regime fluviale lettone del luglio 2024). A Jelgava, le piogge prolungate possono causare inondazioni e danni alle infrastrutture, mentre la bassa topografia e le alte falde freatiche rendono difficile il funzionamento dei sistemi di drenaggio e delle acque piovane. Nelle zone rurali, questi eventi possono interessare insediamenti, villaggi e terreni agricoli fertili, che svolgono un ruolo importante nell'economia regionale.

La sfida non consiste solo nel ridurre l'esposizione alle alluvioni, ma anche nell'aumentare la preparazione, l'accuratezza delle previsioni e la capacità di risposta istituzionale. Gli eventi piovosi estremi sono spesso a breve termine e localizzati spazialmente, il che rende difficile la previsione e riduce i tempi di allarme. Allo stesso tempo, la modellazione delle inondazioni in un bacino piatto con una complessa rete idrografica è tecnicamente impegnativa. L'accuratezza delle previsioni dipende dalla disponibilità e dalla qualità dei dati meteorologici e idrologici, dalla modellizzazione del terreno e del letto dei fiumi e dalla capacità di elaborare rapidamente le informazioni.

Un'ulteriore sfida è rappresentata dalla necessità di passare da un approccio di allerta precoce locale e in parte manuale a un sistema regionale, automatizzato e coordinato. L'esperienza della città di Jelgava offre un punto di partenza pratico. Tuttavia, il potenziamento regionale richiede una migliore integrazione dei dati, una cooperazione tra i comuni e gli organismi nazionali di monitoraggio, competenze tecniche e fiducia dei cittadini. Falsi allarmi o eventi persi potrebbero minare la fiducia dei cittadini nel sistema. Per questo motivo, la misura di adattamento si concentra sul miglioramento della previsione delle alluvioni, sull'automazione dei flussi di dati e sulla fornitura tempestiva di informazioni a livello di proprietà sia alle autorità pubbliche che ai residenti.

Il caso è inquadrato nel quadro politico europeo e lettone in materia di gestione del rischio di alluvioni, adattamento ai cambiamenti climatici e protezione civile. A livello dell'UE, la direttiva sulle alluvioni stabilisce un quadro comune per la valutazione e la gestione dei rischi di alluvioni, imponendo agli Stati membri di elaborare mappe della pericolosità da alluvioni, mappe del rischio di alluvioni e piani di gestione del rischio di alluvioni. Tali piani devono riguardare la prevenzione, la protezione e la preparazione, compresi i sistemi di previsione delle alluvioni e di allarme rapido.

In Lettonia la gestione del rischio di alluvioni è attuata attraverso la gestione dei bacini idrografici e piani di gestione del rischio di alluvioni. Per il periodo di pianificazione 2022-2027 la Lettonia ha elaborato piani integrati di gestione dei bacini idrografici e del rischio di alluvioni per i distretti idrografici di Daugava, Gauja, Lielupe e Venta. Tali piani individuano le zone a rischio di alluvioni, i potenziali danni e perdite da alluvioni e comprendono programmi di misure per la prevenzione e la riduzione del rischio di alluvioni. Questo è direttamente rilevante per Zemgale, che è attraversato dai sistemi fluviali Lielupe e Daugava.

Il piano nazionale lettone di adattamento ai cambiamenti climatici fino al 2030 fornisce il quadro nazionale di adattamento ai cambiamenti climatici. Il piano individua i rischi legati al clima per la protezione civile e la gestione delle catastrofi, tra cui le precipitazioni estreme, i cambiamenti nel deflusso dei fiumi e i rischi legati alle inondazioni. Contiene inoltre indicazioni specifiche sui sistemi di allarme rapido. Afferma che l'allarme rapido dovrebbe essere reattivo, regolarmente aggiornato e in grado di garantire una modellizzazione ad alta risoluzione per prevedere gli impatti delle condizioni meteorologiche estreme.

La misura è inoltre coerente con il quadro di protezione civile della Lettonia. Ai sensi della legge sulla protezione civile e la gestione delle catastrofi, la valutazione del rischio di catastrofi comprende l'individuazione, l'analisi e la valutazione del rischio. La legge riconosce il diritto delle persone a ricevere allarmi tempestivi e raccomandazioni su come agire in caso di disastro o minaccia. In tale contesto, un sistema di allarme rapido contro le alluvioni sostiene sia la preparazione istituzionale che la comunicazione pubblica dei rischi.

A livello regionale, il programma di sviluppo della regione di pianificazione di Zemgale 2021-2027 e il piano di adattamento ai cambiamenti climatici della regione di pianificazione di Zemgale fino al 2030 forniscono il contesto di pianificazione per l'adattamento ai cambiamenti climatici a livello regionale.

L'obiettivo principale della misura è migliorare la preparazione per la gestione del rischio di alluvioni nella regione di Zemgale potenziando il sistema locale di allarme rapido per le alluvioni nella città di Jelgava a livello regionale e introducendo modelli predittivi per le alluvioni. La misura sostiene l'allarme rapido contro le alluvioni, il processo decisionale e la protezione civile attraverso un sistema regionale per lo scambio e l'analisi di informazioni in tempo reale.

Un obiettivo specifico è consentire la valutazione dei rischi di alluvioni prima che si verifichi un evento e fornire alle istituzioni pubbliche e ai cittadini le informazioni necessarie per selezionare misure adeguate per proteggere efficacemente le persone, la salute, l'ambiente e le attività economiche.

Il sistema migliora inoltre la cooperazione tra i comuni e gli organismi nazionali di monitoraggio, estende il sistema di allarme rapido contro il rischio di alluvioni all'intera regione e migliora la comunicazione con i decisori e i cittadini.

La soluzione di adattamento consiste in un sistema di allarme rapido per la gestione del rischio di alluvioni. Combina la modellizzazione delle alluvioni (modello idraulico HEC-RAS) con le informazioni basate sul sistema di informazione geografica (GIS), compresi i dati sulla geometria del terreno e dei fiumi, le previsioni idrologiche, i dati catastali e di indirizzo e le mappe delle alluvioni, insieme alle funzionalità di supporto alle decisioni e di allarme (IMPETUS, Deliverable D4.3 – Enabling rapid and wide-reach change by Innovative Technologies).

Il sistema è stato progettato per affrontare le sfide legate alla previsione del rischio di alluvioni e alla preparazione in una regione caratterizzata da terreni pianeggianti e dinamiche idrologiche complesse. Il sistema utilizza il modello idraulico HEC-RAS 2D per simulare il flusso d'acqua in due dimensioni. Questo modello viene utilizzato per la modellazione e la previsione delle alluvioni e può essere integrato con GIS, supportando l'elaborazione e la visualizzazione dei dati. Il sistema legge automaticamente i dati delle previsioni idrologiche del sistema di previsioni del Centro lettone di ambiente, geologia e meteorologia.

I risultati della modellizzazione sono utilizzati per identificare potenziali aree alluvionali. Il sistema non solo sostiene il processo decisionale istituzionale, ma informa direttamente la popolazione, contribuendo a migliorare la preparazione e la capacità di risposta. Attualmente copre circa 93.000 famiglie (circa 225.000 residenti) nella regione di Zemgale.

L'applicazione web ha un'elevata rilevanza sociale in quanto consente ai residenti di registrarsi e selezionare fino a tre luoghi, come una casa, un luogo di lavoro o una scuola per bambini, al fine di ricevere avvisi mirati su potenziali inondazioni.

Il sistema può attualmente prevedere le inondazioni da uno a due giorni prima che si verifichino. Quando viene identificato un rischio, vengono avvisati esperti addestrati. Monitorano la situazione, utilizzando droni quando necessario per catturare immagini in tempo reale delle aree minacciate. Queste immagini sono condivise con la commissione per la protezione civile del territorio di cooperazione interessato, che è anche responsabile della preparazione dei piani locali di protezione civile, questa commissione valuta il rischio e decide se preparare punti e procedure di evacuazione o continuare a monitorare se la minaccia è limitata.

Oltre ad affrontare le emergenze, il sistema memorizza i dati sulle alluvioni che sono rilevanti per l'analisi a lungo termine. Nel prossimo futuro, ciò consentirà alle autorità di valutare la frequenza con cui si verificano le inondazioni, quali aree sono più colpite e in che modo i rischi stanno cambiando nel tempo. Tali informazioni confluiscono nel piano di adattamento ai cambiamenti climatici di Jelgava, elaborato in parallelo e in coordinamento con il sistema di allarme rapido. Il piano dovrebbe orientare le scelte future per la gestione delle alluvioni. Tali opzioni includono soluzioni basate sulla natura come il ripristino delle zone umide.

È prevista una futura espansione del sistema di allarme rapido. A tal fine è possibile utilizzare algoritmi basati sull'IA collegati al sistema nazionale di monitoraggio e ad altre banche dati. L'IA può integrare più fonti di dati e processi di modellazione in un sistema coerente in grado di simulare eventi alluvionali per periodi prolungati e ad alta risoluzione spaziale.

Allo stesso tempo, il sistema è flessibile. Sulla base della precedente esperienza in Jelgava, è stato progettato per essere ulteriormente migliorato e potenzialmente potenziato. Tra i potenziali sviluppi futuri figurano l'estensione del sistema a livello nazionale e il miglioramento delle capacità di modellizzazione per affrontare le inondazioni causate dalle piogge al di là dei contesti fluviali. Un altro possibile sviluppo futuro potrebbe essere quello di rendere gli insiemi di dati aggiornati accessibili come dati aperti agli esperti e alla società.

Tuttavia, la solidità del sistema è attualmente influenzata dalle limitazioni nell’accuratezza delle previsioni. Questi dipendono dalla qualità dei dati meteorologici, dalla rappresentazione del terreno e dalle ipotesi idrologiche.

Da quando il sistema è diventato operativo nel 2025, non sono ancora disponibili i dati di monitoraggio sul suo utilizzo effettivo da parte di residenti e istituzioni unitamente alle sue prestazioni. Tuttavia, saranno disponibili in una fase successiva, una volta che il sistema sarà stato testato per un periodo di funzionamento sufficiente. Ad oggi, il sistema è stato convalidato attraverso simulazioni, valutandone la funzionalità e le prestazioni in scenari di alluvione modellizzati.

Il sistema di allarme rapido richiede un perfezionamento e una manutenzione continui, in particolare per quanto riguarda:

• migliorare la qualità e la densità dei dati di input (ad esempio indagini sul letto del fiume, sensori),
• taratura di modelli idrologici e idraulici,
• Ottimizzazione delle impostazioni numeriche per bilanciare accuratezza e costi computazionali.

Questi aspetti indicano che la qualità della soluzione non è statica. Richiede aggiornamenti tecnici continui per mantenere e migliorare le prestazioni nel tempo.

Il sistema di allarme rapido è il risultato della collaborazione tra diversi attori. Il Jelgava Digital Centre è un'istituzione digitale municipale che coordina i processi di protezione civile e ha sviluppato l'applicazione web che funge da sistema di allarme rapido per il pubblico. La Regione Pianificazione Zemgale è un'istituzione che abbraccia sei comuni e coordina lo sviluppo regionale e la pianificazione dell'adattamento ai cambiamenti climatici sotto la supervisione del Ministero della Protezione Ambientale e dello Sviluppo Regionale. È stato responsabile dello sviluppo del modello idraulico HEC-RAS 2D. Il Centro lettone di ambiente, geologia e meteorologia raccoglie, conserva e fornisce informazioni ambientali, compresi i dati meteorologici e idrologici utilizzati dal modello per prevedere le zone alluvionali. Il Forum ambientale del Baltico lavora sull'interfaccia tra scienza, società civile, politica e amministrazione. Ha coordinato il coinvolgimento dei portatori di interessi per lo sviluppo del sistema di allarme rapido e del piano di adattamento.

La partecipazione delle parti interessate è stata fondamentale per lo sviluppo del sistema di allarme rapido contro le alluvioni. La strategia di coinvolgimento dei portatori di interessi coinvolgeva gruppi che rappresentavano categorie di "quadrupla elica" (accademia, governo, industria e comunità) e comprendeva rappresentanti di istituzioni e organizzazioni locali, regionali e nazionali. Il processo comprendeva l'informazione, la collaborazione, lo scambio di informazioni, la consulenza e la co-creazione della soluzione. Anche esperti di vari settori sono stati consultati e coinvolti nello scambio di informazioni sulla previsione del rischio di alluvioni.

Fattori di successo

Diversi fattori hanno sostenuto lo sviluppo e l'attuazione del sistema di allarme rapido. Tra questi figurano il forte interesse dei portatori di interessi locali e regionali a migliorare la gestione del rischio di alluvioni, la crescente consapevolezza dei rischi di alluvioni legati al clima e la disponibilità di esempi di buone pratiche, come i gemelli digitali.

Un fattore abilitante fondamentale è la cooperazione tra il Centro digitale di Jelgava, la regione di pianificazione di Zemgale, il Centro lettone per l'ambiente, la geologia e la meteorologia e il Forum ambientale del Baltico. Il sistema si basa anche sull'applicazione basata su sensori già in funzione a Jelgava City. Questo sistema di allarme iniziale si basava principalmente su sensori fluviali per misurare i livelli dell'acqua e un semplice meccanismo di notifica per avvisare i residenti. Sebbene questo approccio si sia rivelato prezioso a livello locale, la sua funzionalità era di portata limitata e priva di capacità predittiva. Questa precedente esperienza ha fornito una base tecnica e di conoscenze consolidata per estendere il sistema alla più ampia regione di Zemgale.

La soluzione ha un chiaro potenziale di upscaling. È progettato per essere esteso dalla città di Jelgava al livello regionale di Zemgale e per essere collegato alla rete nazionale di monitoraggio. L'esperienza acquisita attraverso il progetto, compreso il manuale, può anche aiutare altri comuni a istituire e gestire sistemi di allarme rapido in caso di alluvioni.

Fattori limitanti

Allo stesso tempo, permangono alcuni fattori limitanti. Esse riguardano principalmente la disponibilità dei dati, la cooperazione con i comuni, la capacità tecnica e la fiducia dei cittadini. Tra i potenziali ostacoli figurano serie di dati incomplete e difficoltà nel raggiungere un accordo con i comuni locali sull'archiviazione dei dati e sui servizi correlati.

La limitata disponibilità di esperti altamente qualificati per gestire sistemi di previsione basati su HEC-RAS a livello comunale può anche condizionare il suo funzionamento, insieme alla sua dipendenza da fonti di dati esterne basate su GIS. La sfiducia tra i residenti locali nei confronti degli allarmi ricevuti attraverso il sistema di allarme rapido è anche possibile, soprattutto se vengono generati falsi allarmi.

L'azione ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione Orizzonte 2020 dell'Unione europea (progetto IMPETUS). Non sono disponibili informazioni sui costi specifici della misura

Il vantaggio principale è l'estensione delle informazioni di allerta precoce a un gran numero di residenti e famiglie. Il sistema copre circa 93.000 famiglie, corrispondenti a circa 225.000 residenti nella regione di Zemgale. Pertanto, la misura non si limita agli utenti istituzionali, ma sostiene direttamente la preparazione del pubblico aiutando i residenti e le autorità a ricevere informazioni mirate prima degli eventi alluvionali. Consentire ai cittadini di selezionare luoghi specifici per avvisi mirati, come scuole, case o luoghi di lavoro, fornisce un chiaro valore sociale rispondendo direttamente alle esigenze della comunità.

Da un punto di vista economico, la pertinenza della misura è legata al ruolo di Zemgale nell'economia lettone e all'esposizione delle zone urbane e rurali alle inondazioni. Nel 2023 Zemgale ha generato 3,1 miliardi di EUR di PIL, pari al 7,8 % del PIL della Lettonia, con un PIL pro capite di 13 626 EUR. Sulla base dell'elevata fertilità del suolo, la regione ha un forte profilo agricolo e di bioeconomia. Il miglioramento dell'allarme alluvioni può pertanto non solo sostenere la protezione delle famiglie, delle infrastrutture e dei servizi pubblici. Ne beneficiano anche le attività economiche, comprese l'agricoltura e le catene del valore legate all'alimentazione.

La misura apporta benefici alla pianificazione pubblica e alle decisioni di investimento. Migliorando la disponibilità di informazioni sul rischio di alluvioni, può aiutare i comuni e le autorità regionali a dare priorità alle azioni di preparazione, alla risposta alle emergenze e alle future misure di adattamento. Nel tempo, la raccolta e l'uso di dati relativi alle alluvioni possono favorire una migliore comprensione della frequenza delle alluvioni, delle aree esposte e dell'evoluzione dei modelli di rischio. Ciò contribuirebbe a orientare la pianificazione dell'adattamento ai cambiamenti climatici e la selezione di misure strutturali o basate sulla natura adeguate.

Il sistema di allerta precoce è stato sviluppato nel corso dei quattro anni del progetto IMPETUS, finanziato nell'ambito di Orizzonte 2020 dell'UE (2022-2025) e si è concluso di conseguenza con il tempo previsto per il progetto.

Poiché la misura è un servizio digitale e operativo, la sua durata dovrebbe essere intesa come continua piuttosto che limitata a un periodo predefinito.

Il sistema dovrebbe rimanere operativo finché sarà mantenuto, aggiornato e utilizzato dalle autorità competenti. La sua continuità dipende dalla manutenzione tecnica periodica, dall'aggiornamento dei dati e dei modelli di input e dal coordinamento tra le istituzioni coinvolte. Nel corso del tempo, il sistema può essere ulteriormente migliorato per aumentare l'accuratezza delle previsioni o per adattarne le funzionalità alle mutevoli esigenze.

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

Manuale per il know-how delle parti interessate sull'allarme rapido in caso di alluvioni

Percorsi di adattamento per affrontare il rischio di alluvioni indotte dai cambiamenti climatici nella regione di Zemgale, Lettonia

Piano di adattamento ai cambiamenti climatici nella regione di Zemgale