„Czy mój samochód zostanie zalany podczas powodzi?” Polscy naukowcy budują system, który na to odpowie

Czy można przewidzieć, gdzie dokładnie wyleje się woda podczas nadchodzącej powodzi błyskawicznej? Pracujący nad innowacyjnym rozwiązaniem naukowcy z Polski i Słowacji wierzą, że tak.

Powodzie błyskawiczne to rosnące zagrożenie w wielu częściach świata, w tym w Polsce. Z jednej strony zwiększa je urbanizacja i zabudowa kolejnych naturalnych terenów. Z drugiej – zmieniająca się charakterystyka opadów, które coraz częściej przybierają postać intensywnych i krótkotrwałych ulew (patrz też Powodzie błyskawiczne w miastach zdarzają się coraz częściej)

W tym przypadku dwa minusy nie dają plusa, lecz problem. Naprzeciw tym wyzwaniom wychodzi projekt FLOPRES.

Małe rzeki, wiele czujników

Gdy relacjonowano powódź w Polsce z 2024 r., regularnie korzystano z wykresów pokazujących rosnące pomiary poziomu wody na rzekach. Prognozy pokazywały też, jak wysoka ma być fala powodziowa i kiedy należy się jej spodziewać.

Teoretycznie można więc uznać, że system monitoringu i ostrzegania już mamy. W praktyce jest on jednak niepełny, bo obejmuje niezbyt gęstą sieć czujników i przede wszystkim największe rzeki w kraju.

Projekt FLOPRES (Flash Flood Prediction and Prevention System) istniejące luki ma uzupełnić.

• Po pierwsze – tworzony jest z myślą o pojawiających się znacznie częściej niż „wielka woda” powodziach błyskawicznych.
• Po drugie – będzie obejmował też mniejsze rzeki w Polsce i Słowacji, które na takie powodzie są mocno narażone (obecnie to trzy obszary pilotażowe po stronie polskiej i trzy po stronie słowackiej).
• Po trzecie – czujników będzie bardzo dużo, bo ponad 200.
• I wreszcie po czwarte – pomiary i prognozy uwzględnią wiele dziś pomijanych parametrów.

System ostrzegania „szyty na miarę”

To wszystko ma sprawić, że efektem pracy polsko-słowackiego konsorcjum będzie system wczesnego ostrzegania „uszyty na miarę”.

„Powodzie błyskawiczne często dotyczą mniejszych cieków wodnych, które natychmiastowo reagują na silne, lokalne opady. To, jakie będą ich konsekwencje, zależy nie tylko od ilości deszczu, lecz również tego, na jaki grunt spadnie. Znaczenie mają więc m.in. nachylenie terenu, skład gleb, od których zależy, ile wody zostanie przez nie wchłonięte, i infrastruktura, która gleby te może zakrywać” – tłumaczy dr Marta Kopeć, fizyczka atmosfery z Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego (ICM UW), które zaangażowane jest w projekt FLOPRES.

„Ponadto musimy wiedzieć, jaka infrastruktura jest infrastrukturą krytyczną, którą koniecznie trzeba chronić” – dodaje Magdalena Mozga, menadżer projektu FLOPRES. To nie tylko obiekty techniczne typu elektrownie, lecz także szpitale, szkoły czy kościoły, w których mogą być zgromadzeni ludzie.

Przynajmniej 12 godzin

FLOPRES obejmuje trzy pilotażowe rzeki w Słowacji i trzy w Polsce. To znajdujące się w województwie małopolskim Garliczka (długość – 8 km). Bibiczanka (8 km) i Roztoczanka (9,5 km). Dwie ostatnie znajdują się w okolicach Krakowa i są dopływami Prądnika, który dość często wylewa w ramach powodzi błyskawicznych.

W ramach projektu przeprowadzono już szereg spotkań z mieszkańcami gmin, które obejmie nowoczesny system ostrzegania.

„W ich trakcie mieszkańcy mówili, że dla nich bardzo istotne jest otrzymanie informacji przynajmniej z 12-godzinnym wyprzedzeniem. Po prostu chcą wiedzieć, czy przed wyjściem do pracy lub pójściem spać powinni przestawić samochód, czy nie. Albo że woda pojawi się, ale będzie jej niewiele i wystarczy, że w pewnej części gminy ułoży się jedną warstwę worków z piaskiem” – wspomina Mozga.

Monitoring bieżącej sytuacji ma wyjść temu naprzeciw. System dostarczy prognozę krótkoterminową, z wyprzedzeniem do kilku godzin, oraz prognozę dłuższą, która sięgnie do trzech dni. Rozdzielczość prognoz jest imponująca, bo wynosi nawet do 1,5 km (oznacza to, że na mapie obejmą kwadraty o takiej długości i szerokości).

W przeciwieństwie do ogólnych komunikatów RCB, informacje wysyłane do mieszkańców rzeczywiście będą dotyczyć tych miejsc, w których funkcjonują. Odpowiadać będą za to urzędnicy z danej gminy. „Dzięki temu ludzie nie będą przeciążani alarmami, które niekoniecznie ich dotyczą” – tłumaczy Mozga.

Kosmiczna technologia

Ciekawym rozwiązaniem są też same czujniki, które naszpikowane będą najnowszą technologią. I to technologią stworzoną na początku z myślą o misjach w kosmosie. Po pewnym czasie ich producent, firma GoSpace zdała sobie jednak sprawę, że stworzenie urządzeń wytrzymujących trudne warunki w przestrzeni kosmicznej pozwala też na wykorzystanie ich w trudnych warunkach na Ziemi.

I tak odpowiednio dopasowane czujniki łączą się nie tylko po sieci GSM, lecz również satelitarnie. Zastosowana w nich bateria wystarcza zaś nawet do 10 lat. Do tego instalacja urządzeń ma charakter nieinwazyjny – oznacza to, że nie wymaga istotnej ingerencji w istniejące konstrukcje ani realizacji złożonych obiektów inżynieryjnych. Montaż ogranicza się do zamocowania uchwytu z czujnikiem do konstrukcji mostu lub osadzenia w gruncie niewielkiego słupka z czujnikami.

Urządzenia mają kompaktowe wymiary (około wielkości kubka), zajmują minimalną przestrzeń i dzięki temu ich instalacja nie wiąże się z koniecznością prowadzenia skomplikowanych procedur administracyjnych. „Dzięki temu można je umieszczać zarówno gęsto, jak i w trudno dostępnych miejscach” – tłumaczy dr Kopeć.

Czy ryzyko wzrośnie?

System ostrzegania ma zostać uruchomiony jesienią. Oczywiście jego wdrożenie nie sprawi, że powodzie znikną. Może jednak pomóc lepiej zarządzać zagrożeniem i zmniejszyć przyszłe straty. Jeśli projekt zda egzamin, możliwe, że zostanie przeniesiony w inne części Polski i świata.

Co jednak ważne, na FLOPRES składa się również drugi, i niemniej ważny, zakres działań. To kompleksowa usługa, która ma pomóc w ocenie ryzyka powodziowego m.in. jednostkom samorządu terytorialnego i przedsiębiorcom. Na czym dokładnie polega?

„Przypuśćmy, że jakaś gmina chce wprowadzić zmiany w przestrzeni, np. sprzedać jakiś zielony teren pod inwestycję. Nasza analiza wykaże, czy jeżeli w miejscu tym wytnie się kawałek lasu i go zabuduje, to lokalne zagrożenie powodziowe wzrośnie. Analogicznie możemy się też dowiedzieć, czy odbetonowanie jakiegoś obszaru to ryzyko zmniejszy” – wyjaśnia dr Kopeć.

Jest to więc narzędzie, które pomoże wyposażyć zwolenników rozwiązań opartych na naturze w konkretne argumenty przeciwko szkodliwym inwestycjom i za racjonalnym zarządzaniem przestrzenią przeznaczoną pod zieleń.

Konsorcjum ma się rozwijać

Modelowanie i generowanie ostrzeżeń na bieżąco ma być usługą dostępną publicznie, a do tego zintegrowaną z innymi systemami ostrzegania. Drugi kluczowy element projektu, czyli pomoc w ocenie ryzyka powodziowego, ma już jednak na siebie zarabiać. Pisząc inaczej: stworzona innowacja ma być tak dobra, by utrzymała się na rynku komercyjnym. Dzięki temu FLOPRES ma uniknąć losu wielu innych projektów naukowych, które po zakończeniu terminu realizacji tracą płynność finansową i odchodzą w zapomnienie.

To właśnie z tego powodu w tym tekście już kilka razy pojawiło się słowo „konsorcjum”. Z ramienia Polski współtworzą je spółka METEO (czyli spółka zależna  Uniwersytetu Warszawskiego), Małopolska Agencja Rozwoju Regionalnego (MARR), po stronie słowackiej: spółka Esprit, GoSpace i Prešovský Samosprávny Kraj (czyli Kraj Preszowski – jeden z regionów Słowacji).

Jeśli FLOPRES się powiedzie, odpowiedź na pytanie „czy mój samochód zostanie zalany podczas powodzi?” coraz częściej będzie zależeć nie od ślepego pecha, lecz mądrego planowania i zarządzania przestrzenią

Więcej informacji na stronie projektu i profilu FLOPRES na LinkedIn.

Projekt 101113988 — LIFE22-CCA-SK-FLOPRES jest realizowany przy dofinansowaniu z programu LIFE Unii Europejskiej oraz z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Całkowity koszt projektu to 3,2 mln euro (dofinansowanie dla METEO z NFOŚ na poziomie 527 tys. zł i z UE na poziomie 195 tys. euro).