De combinatie van GIS, hydraulische modellering en openbare veiligheid: een systeem voor vroegtijdige waarschuwing voor overstromingsrisicobeheer in de regio Zemgale (Letland)

De Zemgale regio is een laagland gebied, sterk blootgesteld aan overstromingen als gevolg van het vlakke terrein, dichte rivier netwerk en drainage inefficiënties De rivier de Lielupe, een van de belangrijkste rivieren in het gebied, heeft een langzame koers als gevolg van de lage helling van de rivierbedding. De hoogte van de uiterwaarden bedraagt niet meer dan één meter boven het waterpeil. Stroomafwaarts van Jelgava daalt de rivier slechts 5-10 cm per kilometer, terwijl de rivierbedding veel lager is dan het gemiddelde niveau van de Oostzee. Deze omstandigheden maken het gebied van nature gevoelig voor waterophoping, hoge grondwaterstanden en drainageproblemen, vooral in stedelijke gebieden zoals Jelgava en in vlakke landelijke landschappen.

Verwacht wordt dat de klimaatverandering deze bestaande overstromingsgerelateerde kwetsbaarheden verder zal verergeren. Volgens het Letse Centrum voor Milieu, Geologie en Meteorologie (Ministerie van Milieubescherming en Regionale Ontwikkeling, 2019) zal de jaarlijkse neerslag in Letland tegen het einde van de 21e eeuw (2071-2100) naar verwachting met ongeveer 13 % toenemen in het kader van RCP4.5 (scenario van tussentijdse broeikasgasemissies) en 16 % in het kader van RCP8.5 (scenario van de slechtste emissies) ten opzichte van de referentieperiode 1961-1990. De sterkste seizoenstoename wordt verwacht in de winter, met een verwachte toename van de neerslag met 24-37 % in het kader van RCP4.5 en met 35-51 % in het kader van het RCP8.5-scenario (LVṁMC, 2017). De Copernicus-dienst voor klimaatverandering (C3S-prognoses, uitgevoerd door het ECMWF en toegankelijk via Climate-ADAPT) wijst ook op toenemende extreme neerslag in het kader van zowel RCP4.5 als RCP8.5 (zie bijvoorbeeld de maximale neerslag die gedurende vijf opeenvolgende dagen is geaccumuleerd en de extreme jaarlijkse totale neerslag). Recent onderzoek naar Zemgale wees verder op hevige regenval van meer dan 30 mm in 24 uur als een belangrijk overstromingsgerelateerd gevaar en benadrukte dat veranderende sneeuw- en ijssmeltpatronen, samen met intensere regenval, zowel het overstromingsrisico van rivieren als pluviale overstromingen in de regio kunnen vergroten (Veidemane et al., 2026).

Juli 2024 was de derde natste juli in het waarnemingsrecord van Letland, met 132,1 mm neerslag, 75 % boven de maandelijkse norm (overzicht van het Letse rivierregime van juli 2024). In Jelgava kan langdurige regenval overstromingen en infrastructuurschade veroorzaken, terwijl lage topografie en hoge watertafels drainage- en regenwatersystemen moeilijk te bedienen maken. In plattelandsgebieden kunnen deze gebeurtenissen gevolgen hebben voor nederzettingen, dorpen en vruchtbare landbouwgrond, die een belangrijke rol speelt in de regionale economie.

De uitdaging is niet alleen om de blootstelling aan overstromingen te verminderen, maar ook om de paraatheid, nauwkeurigheid van prognoses en institutionele responscapaciteit te vergroten. Extreme neerslaggebeurtenissen zijn vaak kortstondig en ruimtelijk gelokaliseerd, wat het voorspellen bemoeilijkt en de waarschuwingstijden verkort. Tegelijkertijd is het modelleren van overstromingen in een vlak bassin met een complex hydrografisch netwerk technisch veeleisend. De nauwkeurigheid van voorspellingen hangt af van de beschikbaarheid en kwaliteit van meteorologische en hydrologische gegevens, terrein- en rivierbeddingmodellering en het vermogen om informatie snel te verwerken.

Een andere uitdaging is de noodzaak om over te stappen van een lokale en deels handmatige vroegtijdige waarschuwing naar een regionaal, geautomatiseerd en gecoördineerd systeem. De Jelgava city experience biedt een praktisch uitgangspunt. Regionale opschaling vereist echter een betere gegevensintegratie, samenwerking tussen gemeenten en nationale toezichthoudende instanties, technische expertise en vertrouwen van het publiek. Valse alarmen of gemiste gebeurtenissen kunnen het vertrouwen van de burgers in het systeem ondermijnen. Daarom richt de aanpassingsmaatregel zich op het verbeteren van de overstromingsvoorspelling, het automatiseren van gegevensstromen en het tijdig verstrekken van informatie op vastgoedniveau aan zowel overheidsinstanties als bewoners.

De zaak past in het Europese en Letse beleidskader inzake overstromingsrisicobeheer, aanpassing aan de klimaatverandering en civiele bescherming. Op EU-niveau voorziet de overstromingsrichtlijn in een gemeenschappelijk kader voor de beoordeling en het beheer van overstromingsrisico’s, op grond waarvan de lidstaten overstromingsgevaarkaarten, overstromingsrisicokaarten en overstromingsrisicobeheerplannen moeten opstellen. Deze plannen moeten betrekking hebben op preventie, bescherming en paraatheid, met inbegrip van systemen voor overstromingsvoorspelling en vroegtijdige waarschuwing.

In Letland wordt overstromingsrisicobeheer uitgevoerd door middel van stroomgebiedbeheer en overstromingsrisicobeheerplannen. Voor de planningsperiode 2022-2027 heeft Letland geïntegreerde stroomgebiedsbeheers- en overstromingsrisicobeheersplannen opgesteld voor de stroomgebiedsdistricten Daugava, Gauja, Lielupe en Venta. In deze plannen worden overstromingsrisicogebieden, mogelijke overstromingsschade en -verliezen geïdentificeerd en worden maatregelenprogramma’s voor overstromingspreventie en overstromingsrisicovermindering opgenomen. Dit is direct relevant voor Zemgale, die wordt doorkruist door de Lielupe en Daugava rivier systemen.

Het Letse nationale plan voor aanpassing aan de klimaatverandering tot 2030 voorziet in het nationale kader voor aanpassing aan de klimaatverandering. In het plan worden klimaatgerelateerde risico’s voor civiele bescherming en rampenbeheersing in kaart gebracht, waaronder extreme neerslag, veranderingen in de afvloeiing van rivieren en overstromingsgerelateerde risico’s. Het bevat ook specifieke aanwijzingen over systemen voor vroegtijdige waarschuwing. Daarin staat dat vroegtijdige waarschuwing responsief moet zijn, regelmatig moet worden bijgewerkt en moet kunnen zorgen voor modellering met hoge resolutie voor het voorspellen van de gevolgen van extreme weersomstandigheden.

De maatregel is ook in overeenstemming met het Letse kader voor civiele bescherming. In het kader van de wet inzake civiele bescherming en rampenbeheersing omvat rampenrisicobeoordeling risico-identificatie, -analyse en -evaluatie. De wet erkent het recht van mensen op vroegtijdige waarschuwingen en aanbevelingen over hoe te handelen in geval van een ramp of dreiging. In dit verband ondersteunt een systeem voor vroegtijdige waarschuwing bij overstromingen zowel institutionele paraatheid als communicatie over publieke risico’s.

Op regionaal niveau bieden het ontwikkelingsprogramma 2021-2027 van de planningsregio Zemgale en het plan voor aanpassing aan de klimaatverandering van de planningsregio Zemgale tot 2030 de planningscontext voor de regionale aanpassing aan de klimaatverandering.

Het belangrijkste doel van de maatregel is de paraatheid voor overstromingsrisicobeheer in de regio Zemgale te verbeteren door het lokale systeem voor vroegtijdige waarschuwing bij overstromingen in Jelgava City op te schalen naar het regionale niveau en door voorspellende overstromingsmodellen in te voeren. De maatregel ondersteunt vroegtijdige overstromingswaarschuwingen, besluitvorming en civiele bescherming via een regionaal systeem voor realtime-informatie-uitwisseling en -analyse.

Een specifieke doelstelling is het mogelijk te maken overstromingsrisico's te evalueren voordat zich een gebeurtenis voordoet en openbare instellingen en burgers de informatie te verstrekken die nodig is om passende maatregelen te selecteren om mensen, gezondheid, milieu en economische activiteiten doeltreffend te beschermen.

Het systeem verbetert ook de samenwerking tussen gemeenten en nationale toezichthoudende instanties, breidt het systeem voor vroegtijdige waarschuwing voor overstromingsrisico’s uit tot de hele regio en verbetert de communicatie met besluitvormers en burgers.

De aanpassingsoplossing bestaat uit een systeem voor vroegtijdige waarschuwing voor overstromingsrisicobeheer. Het combineert overstromingsmodellering (HEC-RAS hydraulisch model) met op het geografische informatiesysteem (GIS) gebaseerde informatie, waaronder gegevens over de geometrie van het terrein en de rivier, hydrologische prognoses, kadastrale en adresgegevens, en overstromingskaarten, samen met beslissingsondersteunende en waarschuwingsfuncties (IMPETUS, Deliverable D4.3 – Enabling rapid and far-reaching change by Innovative Technologies.

Het systeem is ontworpen om de uitdagingen op het gebied van overstromingsrisicovoorspelling en -paraatheid aan te pakken in een regio die wordt gekenmerkt door vlak terrein en complexe hydrologische dynamiek. Het systeem gebruikt het hydraulische model HEC-RAS 2D om de waterstroom in twee dimensies te simuleren. Dit model wordt gebruikt voor het modelleren en voorspellen van overstromingen en kan worden geïntegreerd met GIS, ter ondersteuning van gegevensverwerking en visualisatie. Het systeem leest automatisch hydrologische voorspellingsgegevens uit het voorspellingssysteem van het Letse centrum voor milieu, geologie en meteorologie.

De modelleringsresultaten worden gebruikt om potentiële overstromingsgebieden te identificeren. Het systeem ondersteunt niet alleen de institutionele besluitvorming, maar informeert de bevolking ook rechtstreeks en draagt bij tot een betere paraatheid en responscapaciteit. Het omvat momenteel ongeveer 93.000 huishoudens (ongeveer 225.000 inwoners) in de regio Zemgale.

De webapplicatie heeft een grote maatschappelijke relevantie, aangezien bewoners zich kunnen registreren en maximaal drie locaties kunnen selecteren, zoals een huis, werkplek of school voor kinderen, om gerichte waarschuwingen over mogelijke overstromingen te ontvangen.

Het systeem kan overstromingen op dit moment één tot twee dagen voordat ze zich voordoen voorspellen. Wanneer een risico wordt vastgesteld, worden opgeleide deskundigen gewaarschuwd. Ze volgen de situatie en gebruiken drones wanneer dat nodig is om real-time beelden van bedreigde gebieden vast te leggen. Deze beelden worden gedeeld met de Commissie voor civiele bescherming van het betrokken samenwerkingsgebied, die ook verantwoordelijk is voor het opstellen van lokale plannen voor civiele bescherming. Deze commissie beoordeelt het risico en beslist of evacuatiepunten en -procedures moeten worden voorbereid of dat de monitoring moet worden voortgezet als de dreiging beperkt is.

Naast het aanpakken van noodsituaties slaat het systeem overstromingsgegevens op die relevant zijn voor langetermijnanalyse. In de nabije toekomst zal dit de autoriteiten in staat stellen te beoordelen hoe vaak overstromingen plaatsvinden, welke gebieden het zwaarst worden getroffen en hoe de risico’s in de loop van de tijd veranderen. Deze inzichten worden meegenomen in het aanpassingsplan voor klimaatverandering van Jelgava, dat parallel en in coördinatie met het systeem voor vroegtijdige waarschuwing is ontwikkeld. Het plan zal naar verwachting toekomstige keuzes voor overstromingsbeheer oriënteren. Dergelijke opties omvatten op de natuur gebaseerde oplossingen zoals het herstel van wetlands.

Een toekomstige uitbreiding van het systeem voor vroegtijdige waarschuwing is gepland. Dit kan worden gedaan door middel van AI-gestuurde algoritmen die verbonden zijn met het nationale monitoringsysteem en andere databanken. AI kan meerdere gegevensbronnen en modelleringsprocessen integreren in een coherent systeem dat overstromingsgebeurtenissen over langere perioden en met een hoge ruimtelijke resolutie kan simuleren.

Tegelijkertijd is het systeem flexibel. Op basis van de eerdere ervaring in Jelgava is het ontworpen om verder te worden verbeterd en mogelijk te worden opgeschaald. Mogelijke toekomstige ontwikkelingen zijn onder meer de uitbreiding van het systeem tot het nationale niveau en de verbetering van de modelleringscapaciteiten om door neerslag veroorzaakte overstromingen buiten de riviercontext aan te pakken. Een andere mogelijke toekomstige ontwikkeling is het toegankelijk maken van geüpgradede datasets als open data voor deskundigen en de samenleving.

De robuustheid van het systeem wordt momenteel echter beïnvloed door beperkingen in de nauwkeurigheid van voorspellingen. Deze zijn afhankelijk van de kwaliteit van meteorologische gegevens, terreinweergave en hydrologische aannames.

Sinds het systeem in 2025 operationeel is geworden, zijn er nog geen monitoringgegevens beschikbaar over het daadwerkelijke gebruik van het systeem door ingezetenen en instellingen, naast de prestaties ervan. Zij zullen echter in een later stadium beschikbaar komen, zodra het systeem gedurende een voldoende lange werkingsperiode is getest. Tot op heden werd het systeem gevalideerd door middel van simulaties, waarbij de functionaliteit en prestaties onder gemodelleerde overstromingsscenario's werden beoordeeld.

Het systeem voor vroegtijdige waarschuwing moet voortdurend worden verfijnd en onderhouden, met name met betrekking tot:

• verbetering van de kwaliteit en dichtheid van inputgegevens (bv. rivierbeddingonderzoeken, sensoren);
• kalibratie van hydrologische en hydraulische modellen,
• Optimalisatie van numerieke instellingen om nauwkeurigheid en rekenkosten in evenwicht te brengen.

Deze aspecten geven aan dat de kwaliteit van de oplossing niet statisch is. Het vereist voortdurende technische updates om de prestaties in de loop van de tijd te behouden en te verbeteren.

Het systeem voor vroegtijdige waarschuwing is het resultaat van samenwerking tussen verschillende actoren. Het Jelgava Digital Centre is een gemeentelijke digitale instelling die civiele beschermingsprocessen coördineert en de webapplicatie heeft ontwikkeld die fungeert als systeem voor vroegtijdige waarschuwing voor het publiek. De planningsregio Zemgale is een instelling die zes gemeenten omvat en de regionale ontwikkeling en de planning voor aanpassing aan de klimaatverandering coördineert onder toezicht van het ministerie van Milieubescherming en Regionale Ontwikkeling. Het was verantwoordelijk voor de ontwikkeling van HEC-RAS 2D hydraulisch model. Het Letse Centrum voor Milieu, Geologie en Meteorologie verzamelt, bewaart en verstrekt milieu-informatie, waaronder de meteorologische en hydrologische gegevens die door het model worden gebruikt om overstromingsgebieden te voorspellen. Het Baltic Environmental Forum werkt op het snijvlak van wetenschap, maatschappelijk middenveld, beleid en bestuur. Het coördineerde de betrokkenheid van belanghebbenden bij de ontwikkeling van het systeem voor vroegtijdige waarschuwing en het aanpassingsplan.

De participatie van belanghebbenden is van cruciaal belang geweest voor de ontwikkeling van het systeem voor vroegtijdige waarschuwing bij overstromingen. Bij de strategie voor de betrokkenheid van belanghebbenden waren groepen betrokken die de categorieën “quadruple helix” vertegenwoordigden (academische wereld, overheid, industrie en gemeenschap) en waren vertegenwoordigers van lokale, regionale en nationale instellingen en organisaties betrokken. Het proces omvatte het informeren, samenwerken, uitwisselen van informatie, raadplegen en co-creëren van de oplossing. Ook werden deskundigen uit verschillende vakgebieden geraadpleegd en betrokken bij de uitwisseling van informatie over de voorspelling van overstromingsrisico's.

Succesfactoren

Verschillende factoren ondersteunden de ontwikkeling en uitvoering van het systeem voor vroegtijdige waarschuwing. Het gaat onder meer om de grote belangstelling van lokale en regionale belanghebbenden voor het verbeteren van het overstromingsrisicobeheer, het groeiende bewustzijn van klimaatgerelateerde overstromingsrisico’s en de beschikbaarheid van voorbeelden van goede praktijken, zoals digitale tweelingen.

Een belangrijke faciliterende factor is de samenwerking tussen het digitale centrum Jelgava, de planningsregio Zemgale, het Letse centrum voor milieu, geologie en meteorologie en het Baltic Environmental Forum. Het systeem bouwt ook voort op de sensorgebaseerde applicatie die al in gebruik is in Jelgava City. Dit eerste waarschuwingssysteem was voornamelijk gebaseerd op riviersensoren om de waterstanden te meten en een eenvoudig meldingsmechanisme om bewoners te waarschuwen. Hoewel deze aanpak op lokaal niveau waardevol bleek, was de functionaliteit ervan beperkt in omvang en ontbrak het aan voorspellend vermogen. Deze eerdere ervaring leverde een geconsolideerde technische en kennisbasis op voor de uitbreiding van het systeem naar de bredere regio Zemgale.

De oplossing heeft een duidelijk opschalingspotentieel. Het is ontworpen om te worden uitgebreid van Jelgava City naar het regionale niveau van Zemgale en om te worden aangesloten op het nationale monitoringnetwerk. De ervaring die met het project is opgedaan, met inbegrip van het handboek, kan ook andere gemeenten ondersteunen bij het opzetten en gebruiken van systemen voor vroegtijdige waarschuwing bij overstromingen.

Beperkende factoren

Tegelijkertijd blijven er enkele beperkende factoren bestaan. Zij hebben voornamelijk betrekking op de beschikbaarheid van gegevens, de samenwerking met gemeenten, de technische capaciteit en het vertrouwen van het publiek. Mogelijke belemmeringen zijn onder meer onvolledige datasets en moeilijkheden bij het bereiken van overeenstemming met lokale gemeenten over gegevensopslag en aanverwante diensten.

De beperkte beschikbaarheid van hooggekwalificeerde deskundigen voor het gebruik van op HEC-RAS gebaseerde voorspellingssystemen op gemeentelijk niveau kan ook bepalend zijn voor de werking ervan, naast de afhankelijkheid van externe op GIS gebaseerde gegevensbronnen. Wantrouwen onder omwonenden ten aanzien van waarschuwingen die via het systeem voor vroegtijdige waarschuwing worden ontvangen, is ook mogelijk, vooral als er valse alarmen worden gegenereerd.

De actie is gefinancierd door het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie (IMPETUS-project). Er is geen informatie beschikbaar over de specifieke kosten van de maatregel

Het belangrijkste voordeel is de uitbreiding van informatie over vroegtijdige waarschuwing tot een groot aantal inwoners en huishoudens. Het systeem omvat ongeveer 93.000 huishoudens, wat overeenkomt met ongeveer 225.000 inwoners in de regio Zemgale. De maatregel is dus niet beperkt tot institutionele gebruikers, maar ondersteunt de paraatheid van het publiek rechtstreeks door bewoners en autoriteiten te helpen gerichte informatie te ontvangen vóór overstromingen. Burgers in staat stellen specifieke locaties te selecteren voor gerichte waarschuwingen, zoals scholen, huizen of werkplekken, biedt duidelijke sociale waarde door rechtstreeks tegemoet te komen aan de behoeften van de gemeenschap.

Vanuit economisch oogpunt houdt de relevantie van de maatregel verband met de rol van Zemgale in de Letse economie en met de blootstelling van zowel stedelijke als plattelandsgebieden aan overstromingen. In 2023 genereerde Zemgale 3,1 miljard EUR van het bbp, wat overeenkomt met 7,8 % van het bbp van Letland, met een bbp per hoofd van de bevolking van 13 626 EUR. Op basis van een hoge bodemvruchtbaarheid heeft de regio een sterk landbouw- en bio-economisch profiel. Een betere overstromingswaarschuwing kan daarom niet alleen de bescherming van huishoudens, infrastructuur en openbare diensten ondersteunen. Het komt ook ten goede aan economische activiteiten, waaronder landbouw en voedselgerelateerde waardeketens.

De maatregel biedt voordelen voor openbare plannings- en investeringsbeslissingen. Door de beschikbaarheid van informatie over overstromingsrisico’s te verbeteren, kan het gemeenten en regionale autoriteiten helpen prioriteit te geven aan paraatheidsacties, respons in noodsituaties en toekomstige aanpassingsmaatregelen. Na verloop van tijd kan het verzamelen en gebruiken van overstromingsgerelateerde gegevens bijdragen tot een beter begrip van de overstromingsfrequentie, blootgestelde gebieden en veranderende risicopatronen. Dit zou helpen om de planning van de aanpassing aan de klimaatverandering en de selectie van geschikte structurele of op de natuur gebaseerde maatregelen te sturen.

Het systeem voor vroegtijdige waarschuwing werd ontwikkeld in de loop van de vier jaar van het IMPETUS-project, gefinancierd in het kader van Horizon 2020 van de EU (2022-2025) en eindigde dienovereenkomstig met de geplande projecttijd.

Aangezien de maatregel een digitale en operationele dienst is, moet de levensduur ervan worden opgevat als continu in plaats van beperkt tot een vooraf bepaalde periode.

Het systeem zal naar verwachting operationeel blijven zolang het wordt onderhouden, bijgewerkt en gebruikt door de verantwoordelijke autoriteiten. De continuïteit ervan hangt af van regelmatig technisch onderhoud, actualisering van inputgegevens en -modellen en coördinatie tussen de betrokken instellingen. Na verloop van tijd kan het systeem verder worden verbeterd om de nauwkeurigheid van de prognoses te vergroten of de functionaliteiten ervan aan te passen aan veranderende behoeften.

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

Handboek voor knowhow voor belanghebbenden over vroegtijdige waarschuwing bij overstromingen

Aanpassingstrajecten om het door de klimaatverandering veroorzaakte overstromingsrisico in de regio Zemgale, Letland, aan te pakken

Plan voor aanpassing aan de klimaatverandering in de regio Zemgale