Kombinera GIS, hydraulisk modellering och allmän säkerhet: ett system för tidig varning för hantering av översvämningsrisker i Zemgale Region (Lettland)

Zemgale-regionen är ett låglandsområde som är mycket utsatt för översvämningar på grund av sin platta terräng, täta flodnät och dräneringsineffektivitet Lielupe-floden, en av de viktigaste floderna i området, har en långsam kurs på grund av den låga gradienten i dess flodbädd. Höjden på svämplanet får inte överstiga en meter över vattennivån. Nedströms Jelgava sjunker floden endast 5–10 cm per kilometer, medan flodbädden är mycket lägre än den genomsnittliga nivån i Östersjön. Dessa förhållanden gör området naturligt utsatt för ackumulering av vatten, höga grundvattennivåer och dräneringssvårigheter, särskilt i stadsområden som Jelgava och i platta landsbygdslandskap.

Klimatförändringarna förväntas ytterligare förvärra dessa befintliga översvämningsrelaterade sårbarheter. Enligt Lettlands centrum för miljö, geologi och meteorologi (ministeriet för miljöskydd och regional utveckling, 2019) beräknas den årliga nederbörden i Lettland i slutet av 2000-talet (2071–2100) öka med omkring 13 % enligt RCP4,5 (scenariot med mellanliggande utsläpp av växthusgaser) och 16 % enligt RCP8,5 (scenariot med värsta utsläpp) jämfört med referensperioden 1961–1990. Den kraftigaste säsongsökningen förväntas under vintern, med en förväntad ökning av nederbörden med 24–37 % enligt RCP4,5 och med 35–51 % enligt RCP8,5-scenariot (LVưMC, 2017). Copernicus klimatförändringstjänst (C3S-prognoser, genomförda av ECMWF, och tillgängliga på Climate-ADAPT) tyder också på ökande extrem nederbörd inom både RCP4.5 och RCP8.5 (se till exempel den maximala nederbörd som ackumulerats under fem på varandra följande dagar och den extrema årliga totala nederbörden). Ny forskning om Zemgale identifierade vidare kraftiga regnhändelser som överstiger 30 mm på 24 timmar som en viktig översvämningsrelaterad fara och betonade att förändrade snö- och issmältningsmönster, tillsammans med mer intensiv nederbörd, kan öka både flod- och pluvial översvämningsrisk i regionen (Veidemane et al., 2026).

Juli 2024 var den tredje våtaste juli i Lettlands observationsresultat, med 132,1 mm nederbörd, vilket är 75 % över den månatliga normen (översikt över Lettlands flodregim från juli 2024). I Jelgava kan långvarig nederbörd orsaka översvämningar och infrastrukturskador, medan låg topografi och höga vattentabeller gör dränerings- och dagvattensystem svåra att driva. På landsbygden kan dessa händelser påverka bosättningar, byar och bördig jordbruksmark, som spelar en viktig roll i den regionala ekonomin.

Utmaningen är inte bara att minska exponeringen för översvämningar, utan också att öka beredskapen, prognosernas tillförlitlighet och den institutionella insatskapaciteten. Extrema nederbördshändelser är ofta kortsiktiga och rumsligt lokaliserade, vilket gör det svårt att göra prognoser och minskar varningstiderna. Samtidigt är modellering av översvämningar i en platt bassäng med ett komplext hydrografiskt nätverk tekniskt krävande. Prognostiserad noggrannhet beror på tillgången till och kvaliteten på meteorologiska och hydrologiska data, terräng- och flodbäddsmodellering och förmågan att behandla information snabbt.

En annan utmaning är behovet av att övergå från en lokal och delvis manuell strategi för tidig varning till ett regionalt, automatiserat och samordnat system. Jelgava stadsupplevelse ger en praktisk utgångspunkt. Regional uppskalning kräver dock bättre dataintegration, samarbete mellan kommuner och nationella övervakningsorgan, teknisk expertis och allmänhetens förtroende. Falska larm eller missade händelser kan undergräva medborgarnas förtroende för systemet. Därför är anpassningsåtgärden inriktad på att förbättra prognoserna för översvämningar, automatisera dataflödena och tillhandahålla aktuell information på fastighetsnivå till både offentliga myndigheter och invånare.

Fallet ingår i EU:s och Lettlands politiska ram för hantering av översvämningsrisker, anpassning till klimatförändringar och civilskydd. På EU-nivå fastställs i översvämningsdirektivet en gemensam ram för bedömning och hantering av översvämningsrisker, där medlemsstaterna åläggs att utarbeta kartor över översvämningshotade områden, kartor över översvämningsrisker och planer för hantering av översvämningsrisker. Dessa planer måste omfatta förebyggande, skydd och beredskap, inbegripet översvämningsprognoser och system för tidig varning.

I Lettland genomförs hanteringen av översvämningsrisker genom förvaltningsplaner för avrinningsdistrikt och hanteringsplaner för översvämningsrisker. För planeringsperioden 2022–2027 har Lettland utarbetat integrerade förvaltningsplaner för avrinningsdistrikten Daugava, Gauja, Lielupe och Venta. Dessa planer identifierar översvämningsriskområden, potentiella översvämningsskador och översvämningsförluster och innehåller åtgärdsprogram för förebyggande av översvämningar och minskning av översvämningsrisker. Detta är direkt relevant för Zemgale, som korsas av flodsystemen Lielupe och Daugava.

Lettlands nationella plan för klimatanpassning fram till 2030 utgör den nationella ramen för klimatanpassning. I planen identifieras klimatrelaterade risker för civilskydd och katastrofhantering, inbegripet extrem nederbörd, förändringar i flodavrinning och översvämningsrelaterade risker. Det innehåller också särskilda anvisningar om system för tidig varning. Den anger att tidig varning bör vara lyhörd, uppdateras regelbundet och kunna säkerställa högupplösta modeller för att förutse effekterna av extrema väderförhållanden.

Åtgärden är också förenlig med Lettlands ram för civilskydd. Enligt lagen om civilskydd och katastrofhantering omfattar katastrofriskbedömningen identifiering, analys och utvärdering av risker. Lagen erkänner människors rätt att få tidiga varningar och rekommendationer om hur man ska agera i händelse av katastrof eller hot. I detta sammanhang stöder ett system för tidig varning för översvämningar både institutionell beredskap och kommunikation om risker för allmänheten.

På regional nivå utgör utvecklingsprogrammen för planeringsregionen Zemgale 2021–2027 och planeringsregionen Zemgales klimatanpassningsplan fram till 2030 planeringssammanhanget för regional klimatanpassning.

Huvudsyftet med åtgärden är att förbättra beredskapen för hantering av översvämningsrisker i Zemgale-regionen genom att utöka det lokala systemet för tidig varning för översvämningar i staden Jelgava till regional nivå och genom att införa prediktiva översvämningsmodeller. Åtgärden stöder tidiga översvämningsvarningar, beslutsfattande och civilskydd genom ett regionalt system för informationsutbyte och analys i realtid.

Ett särskilt mål är att göra det möjligt att utvärdera översvämningsrisker innan en händelse inträffar och att förse offentliga institutioner och medborgare med den information som behövs för att välja lämpliga åtgärder för att effektivt skydda människor, hälsa, miljö och ekonomisk verksamhet.

Systemet förbättrar också samarbetet mellan kommuner och nationella övervakningsorgan, utvidgar systemet för tidig varning för översvämningsrisker till hela regionen och förbättrar kommunikationen till beslutsfattare och medborgare.

Anpassningslösningen består av ett system för tidig varning för hantering av översvämningsrisker. Den kombinerar översvämningsmodellering (HEC-RAS hydraulisk modell) med Geographic Information System (GIS)-baserad information, inklusive terräng- och flodgeometridata, hydrologiska prognoser, fastighets- och adressdata och översvämningskartor, tillsammans med beslutsstöd och varningsfunktioner (IMPETUS, Leverable D4.3 – Möjliggöra snabba och långtgående förändringar genom innovativ teknik.

Systemet har utformats för att hantera utmaningarna i samband med prognoser och beredskap för översvämningsrisker i en region som kännetecknas av platt terräng och komplex hydrologisk dynamik. Systemet använder den hydrauliska HEC-RAS 2D-modellen för att simulera vattenflödet i två dimensioner. Denna modell används för översvämning modellering och prognoser och kan integreras med GIS, stödja databehandling och visualisering. Systemet läser automatiskt hydrologiska prognosdata från Lettlands miljö-, geologi- och meteorologicentrums prognossystem.

Modelleringsresultaten används för att identifiera potentiella översvämningsområden. Systemet stöder inte bara institutionellt beslutsfattande utan informerar också befolkningen direkt och bidrar till förbättrad beredskap och insatskapacitet. Den omfattar för närvarande cirka 93 000 hushåll (cirka 225 000 invånare) i Zemgale-regionen.

Den webbaserade applikationen har stor social relevans eftersom den gör det möjligt för invånarna att registrera sig och välja upp till tre platser, såsom ett hem, en arbetsplats eller en barnskola, för att få riktade varningar om potentiella översvämningar.

Systemet kan för närvarande förutsäga översvämningar en till två dagar innan de inträffar. När en risk identifieras varnas utbildade experter. De övervakar situationen och använder drönare när det behövs för att fånga realtidsbilder av hotade områden. Dessa bilder delas med civilskyddskommissionen för det berörda samarbetsområdet, som också ansvarar för att utarbeta lokala civilskyddsplaner. Kommissionen bedömer risken och beslutar om den ska förbereda evakueringspunkter och förfaranden eller fortsätta övervakningen om hotet är begränsat.

Förutom att hantera nödsituationer lagrar systemet översvämningsdata som är relevanta för långsiktig analys. Inom en snar framtid kommer detta att göra det möjligt för myndigheterna att bedöma hur ofta översvämningar inträffar, vilka områden som påverkas mest och hur riskerna förändras över tiden. Dessa insikter ligger till grund för Jelgavas klimatanpassningsplan, som utarbetades parallellt och i samordning med systemet för tidig varning. Planen förväntas styra framtida val för hantering av översvämningar. Sådana alternativ omfattar naturbaserade lösningar såsom restaurering av våtmarker.

En framtida utvidgning av systemet för tidig varning planeras. Detta kan göras genom AI-drivna algoritmer som är kopplade till det nationella övervakningssystemet och andra databaser. AI kan integrera flera datakällor och modelleringsprocesser i ett sammanhängande system som kan simulera översvämningar under längre perioder och med hög rumslig upplösning.

Samtidigt är systemet flexibelt. Baserat på tidigare erfarenheter i Jelgava är det utformat för att förbättras ytterligare och eventuellt utökas. Potentiell framtida utveckling inbegriper att utvidga systemet till nationell nivå och förbättra modelleringskapaciteten för att ta itu med regninducerade översvämningar utanför flodsammanhang. En annan möjlig framtida utveckling skulle kunna vara att göra uppgraderade dataset tillgängliga som öppna data för experter och samhället.

Systemets robusthet påverkas dock för närvarande av begränsningar i prognosnoggrannheten. Dessa beror på kvaliteten på meteorologiska data, terrängrepresentation och hydrologiska antaganden.

Sedan systemet togs i drift 2025 finns det ännu inte några övervakningsdata om dess faktiska användning från invånare och institutioner vid sidan av dess prestanda. De kommer dock att bli tillgängliga i ett senare skede, när systemet har testats under en tillräckligt lång driftsperiod. Hittills har systemet validerats genom simuleringar för att bedöma dess funktionalitet och prestanda under modellerade översvämningsscenarier.

Systemet för tidig varning kräver kontinuerlig förfining och underhåll, särskilt när det gäller följande:

• förbättra kvaliteten på och densiteten hos indata (t.ex. undersökningar av flodbäddar, sensorer),
• Kalibrering av hydrologiska och hydrauliska modeller.
• Optimering av numeriska inställningar för att balansera noggrannhet och beräkningskostnad.

Dessa aspekter indikerar att lösningens kvalitet inte är statisk. Det kräver löpande tekniska uppdateringar för att upprätthålla och förbättra prestanda över tid.

Systemet för tidig varning är ett resultat av samarbete mellan flera aktörer. Jelgava Digital Center är en kommunal digital institution som samordnar civilskyddsprocesser och utvecklat webbapplikationen som fungerar som ett system för tidig varning för allmänheten. Zemgale Planning Region är en institution som omfattar sex kommuner och samordnar den regionala utvecklingen och klimatanpassningsplaneringen under överinseende av ministeriet för miljöskydd och regional utveckling. Det var ansvarig för utvecklingen av HEC-RAS 2D hydraulisk modell. Lettlands centrum för miljö, geologi och meteorologi samlar in, lagrar och tillhandahåller miljöinformation, inklusive meteorologiska och hydrologiska data som används av modellen för att förutsäga översvämningsområden. Baltic Environmental Forum arbetar med gränssnittet mellan vetenskap, civilsamhälle, politik och förvaltning. Den samordnade intressenternas engagemang för utvecklingen av systemet för tidig varning och anpassningsplanen.

Berörda parters deltagande har varit centralt för utvecklingen av systemet för tidig varning vid översvämningar. Strategin för berörda parters engagemang omfattade grupper som representerade kategorier av ”quadruple helix” (den akademiska världen, myndigheter, industrin och samhället) och omfattade företrädare för lokala, regionala och nationella institutioner och organisationer. I processen ingick att informera, samarbeta, utbyta information, konsultera och gemensamt skapa lösningen. Experter från olika områden rådfrågades också och deltog i informationsutbytet om prognoser för översvämningsrisker.

Framgångsfaktorer

Flera faktorer stödde utvecklingen och genomförandet av systemet för tidig varning. Det handlar bland annat om de lokala och regionala aktörernas starka intresse av att förbättra hanteringen av översvämningsrisker, den ökande medvetenheten om klimatrelaterade översvämningsrisker och tillgången till exempel på god praxis, såsom digitala tvillingar.

En viktig möjliggörande faktor är samarbetet mellan Jelgava Digital Centre, Zemgale Planning Region, Latvian Environment, Geology and Meteorology Centre och Baltic Environmental Forum. Systemet bygger också på den sensorbaserade applikation som redan är i drift i Jelgava City. Detta första varningssystem förlitade sig främst på flodsensorer för att mäta vattennivåer och en enkel anmälningsmekanism för att varna invånarna. Detta tillvägagångssätt visade sig vara värdefullt på lokal nivå, men dess funktionalitet var begränsad i omfattning och saknade prediktiv kapacitet. Denna tidigare erfarenhet gav en konsoliderad teknisk och kunskapsbas för att utvidga systemet till den bredare Zemgale-regionen.

Lösningen har tydlig uppskalningspotential. Det är utformat för att utvidgas från Jelgava City till Zemgale regional nivå och att anslutas till det nationella övervakningsnätverket. Erfarenheterna från projektet, inklusive handboken , kan också hjälpa andra kommuner att inrätta och driva system för tidig varning för översvämningar.

Begränsande faktorer

Samtidigt kvarstår vissa begränsande faktorer. De gäller främst tillgång till uppgifter, samarbete med kommuner, teknisk kapacitet och allmänhetens förtroende. Potentiella hinder är ofullständiga dataset och svårigheter att nå en överenskommelse med lokala kommuner om datalagring och tillhörande tjänster.

Begränsad tillgång till högkvalificerade experter för att driva HEC-RAS-baserade prognossystem på kommunal nivå kan också påverka driften, tillsammans med dess beroende av externa GIS-baserade datakällor. Misstro bland lokalbefolkningen mot varningar som tas emot via systemet för tidig varning är också möjligt, särskilt om falska larm genereras.

Åtgärden har fått finansiering från EU:s forsknings- och innovationsprogram Horisont 2020 (Impetus-projektet). Det finns ingen information om åtgärdens specifika kostnader

Den största fördelen är att informationen om tidig varning utvidgas till att omfatta ett stort antal invånare och hushåll. Systemet omfattar cirka 93 000 hushåll, vilket motsvarar cirka 225 000 invånare i Zemgale-regionen. Åtgärden är således inte begränsad till institutionella användare, utan stöder allmänhetens beredskap direkt genom att hjälpa invånare och myndigheter att få riktad information före översvämningar. Att göra det möjligt för medborgarna att välja specifika platser för riktade varningar, såsom skolor, hem eller arbetsplatser, ger ett tydligt socialt värde genom att direkt tillgodose samhällets behov.

Ur ett ekonomiskt perspektiv är åtgärdens relevans kopplad till Zemgales roll i den lettiska ekonomin och till både stads- och landsbygdsområdens exponering för översvämningar. Under 2023 genererade Zemgale 3,1 miljarder euro av BNP, vilket motsvarar 7,8 % av Lettlands BNP, med en BNP per capita på 13 626 euro. På grund av markens höga bördighet har regionen en stark jordbruks- och bioekonomiprofil. Förbättrad översvämningsvarning kan därför inte bara stödja skyddet av hushåll, infrastruktur och offentliga tjänster. Det gynnar också ekonomisk verksamhet, inbegripet jordbruk och livsmedelsrelaterade värdekedjor.

Åtgärden ger fördelar för offentliga planerings- och investeringsbeslut. Genom att förbättra tillgången till information om översvämningsrisker kan den hjälpa kommuner och regionala myndigheter att prioritera beredskapsåtgärder, katastrofinsatser och framtida anpassningsåtgärder. Med tiden kan insamling och användning av översvämningsrelaterade data bidra till en bättre förståelse av översvämningsfrekvens, exponerade områden och förändrade riskmönster. Detta skulle bidra till att vägleda klimatanpassningsplaneringen och valet av lämpliga strukturella eller naturbaserade åtgärder.

Systemet för tidig varning utvecklades under de fyra åren av Impetus-projektet, som finansierades inom ramen för EU:s Horisont 2020 (2022–2025) och avslutades i enlighet med den planerade projekttiden.

Eftersom åtgärden är en digital och operativ tjänst bör dess livslängd förstås som kontinuerlig snarare än begränsad till en på förhand fastställd period.

Systemet förväntas vara i drift så länge det underhålls, uppdateras och används av de ansvariga myndigheterna. Dess kontinuitet är beroende av regelbundet tekniskt underhåll, uppdatering av indata och modeller samt samordning mellan de berörda institutionerna. Med tiden kan systemet förbättras ytterligare för att öka prognosnoggrannheten eller för att anpassa dess funktioner till förändrade behov.

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

Handbok för berörda parter om tidig varning vid översvämningar

Anpassningsvägar för att hantera översvämningsrisker orsakade av klimatförändringar i Zemgale-regionen, Lettland

Klimatanpassningsplan i regionen Zemgale