欧州洪水警報システム

欧州洪水認識システムは、ヨーロッパ全土の河川洪水に対する備えを強化するための欧州委員会の取り組みです。

2002年のエルベ川とドナウ川の壊滅的な洪水により、欧州委員会はさまざまな情報源からの一貫性のない洪水警報情報に直面し、その質もまちまちで、援助の計画と組織が複雑になった。この出来事を受けて、欧州委員会はヨーロッパの洪水への備えを強化するために、欧州洪水認識システム（EFAS）の開発を開始した。2002年のエルベ川とドナウ川の洪水に関する委員会の2002年の通知を受けて、^[1]欧州委員会の共同研究センター^[2]にEFASの開発の任務が与えられた。その開発は、 DG GROW、^[3] DG ECHO、^[4]欧州議会^[5]のほか、ドイツ、チェコ共和国、オーストリア、ハンガリー、スロバキアからの各国の専門家派遣を通じて財政的に支援されてきた。

EFAS の目的は、加盟国と欧州レベルの両方で特に国境を越えた河川流域で大規模な洪水が発生する前に、準備措置を講じる時間を確保することです。これは、国家水文サービスに補完的で付加価値のある情報を提供し、進行中の洪水と欧州全域で今後発生する可能性のある洪水について欧州対応調整センターに情報を提供することで実現します。

2005年から2010年にかけて、EFASはリアルタイムモードでテストされ、最初は国家水文サービスで、後に欧州市民保護でもテストされました。2011年にEFASはCOPERNICUS初期作戦^[6]の緊急管理サービスの一部となり、欧州市民保護^[7]を支援しました。運用コンポーネントは加盟国組織にアウトソーシングされています。EFASは2012年秋から完全に運用されています。

欧州洪水警報システム（EFAS）は、ヨーロッパ全域の洪水を監視および予測する最初の運用可能なヨーロッパのシステムです。パートナーである国立水文サービスと欧州対応調整センター（ERCC）に、最大10日先までの確率的な洪水早期警報情報を提供します。^[8]

EFAS の運用コンポーネントは、さまざまなセンターにアウトソーシングされています。

• EFAS水文データ収集センターはスペインのコンソーシアム（Rediam ^[9]およびSoologic ^[10]）に委託されている。
• ^{EFAS 気象データ収集センター、KISTERS AG [11]}および Deutscher Wetterdienst ^[12]に委託
• EFAS計算センター、欧州中期予報センターに委託^[13]
• EFAS普及センターは、スウェーデン^[14] 、オランダ^{[15] 、スロバキア[16]}の水文気象サービスコンソーシアムに委託されている。

EFAS は 2012 年 10 月から 365 日 365 日のサービスとして完全に稼働しています。2013年 6 月の中央ヨーロッパの洪水は、運用中の EFAS が ERCC に積極的に報告した最初の大規模危機でした。

過去数十年にわたり、ヨーロッパでは国境を越えた規模の深刻な河川洪水が発生している。特に国境を越えた洪水は、非国境河川の洪水よりも規模が大きく、被害範囲が広く、死者数が多く、経済的損害が大きいという証拠がある。^[17]欧州環境機関は、1998年から2002年の間にヨーロッパで発生した洪水により、約700人が死亡し、約50万人が避難を余儀なくされ、少なくとも250億ユーロの保険経済損失が発生したと推定している（EEA、2003年）。一部の河川流域では、わずか数年の間に繰り返し洪水が発生している。たとえば、1993年と1995年のライン川とマース川の洪水、1994年と2000年のポー川の洪水などである。

2002 年夏にエルベ川とドナウ川流域で発生した壊滅的な洪水は、各国当局と欧州委員会に警鐘を鳴らし、同じ河川流域を共有する国々の協調行動に重点を置いた洪水予防と保護のための新しい戦略を調査するよう促しました。2002 年の洪水の直後、欧州委員会は通信 COM(2002)-481 で、欧州洪水認識システム (EFAS) (http://www.efas.eu) の開発を発表しました。それ以来、ヨーロッパは2006 年のエルベ川とドナウ川の洪水、2010 年の中央ヨーロッパの洪水(主にポーランド、チェコ共和国、オーストリア、ハンガリー、スロバキアも被害) など、いくつかの大きな洪水災害に見舞われています。

EFAS は、早期警報を通じて国境を越えた洪水の影響を軽減するための、ヨーロッパにおける災害管理の改善戦略の一環です。まず第一に、このシステムの目的は、今後の洪水事象に関する有用で補完的な共有情報を各国の水文サービスに提供することです。さらに、EFAS は、ヨーロッパ全域で現在発生中および予測される洪水に関する独自の一貫した概要を提供します。これは、深刻な洪水事象が発生した際にヨーロッパ規模で国際市民保護活動の調整を改善するために必要です。

1999-2003 : 調査研究。^{[18] [19]} EFFSが進行中だった2002年、エルベ川とドナウ川は広範囲にわたる壊滅的な洪水に見舞われた。EFFSの水文学モデルはヨーロッパ規模で構築され、ドイツ気象庁^[12]は洪水発生時にJRCにリアルタイムの天気予報データを提供することに同意したため、EFFSの実験設備を使用して進行中の洪水をシミュレートし、洪水の波がドナウ川をどのように下流に移動すると考えられるかを予測することができた。

2003年: 2002年の臨時リアルタイムテストの有望な結果を受けて、欧州委員会は完全に機能する欧州洪水警報システム (EFAS ^[20] ) の開発を開始しました。この開発は欧州委員会と欧州議会によって財政的に支援されました。さらに、オーストリア、チェコ共和国、ドイツ、ハンガリー、スロバキアは、JRC によるこのようなシステムの構築を支援するために専門家を派遣しました。ドイツ気象庁は、EFAS の設置とテストのために、JRC に過去およびリアルタイムの天気予報を継続的に提供することに同意しました。

2004年:数日以上先の天気予報は、特に降雨量に関しては多くの不確実性を伴います。極端な事象の可能性を正確に捉えるために、アンサンブル予測システムが設計されており^[21]、マルチモデルアプローチが望ましいです。HEPEXでの議論をフォローしてください(そしてトピックに貢献してください)。^[22]そのため、2004年にECMWFとの協力協定が締結され、JRCはECMWFのアンサンブル予測データと高解像度の決定論的予報をEFASにリアルタイムで組み込むことができました。技術的には、2004年には決定論的予報のみを組み込むことができ、EPSは2005年後半にのみ組み込むことができました。

2004 年: EFAS がドナウ川洪水対策計画に採用されました。専用の EFAS-Danube が設立されました。

2005 年:新たなヨーロッパの洪水予測システムは、加盟国から批判的に見られました。異なる情報源から市民保護に矛盾した情報が提供されると混乱が生じ、逆効果になる可能性があるからです。そのため、明確な配布およびアクセス ルールを持つ EFAS パートナー ネットワークが確立されました。EFAS リアルタイム情報は、テスト目的でデータを受け取ることに同意したパートナーにのみ配布されることになっていました。EFAS リアルタイム情報は一般には配布されません。EFAS パートナーは、EFAS の概念、長所と短所を理解するために、製品とシステムに関する年次トレーニングを受けており、開発、視覚化、配布などの変更について話し合う機会が与えられていました。2005 年のドナウ アルプスの洪水の際、EFAS は最初の EFAS 情報レポートを EFAS パートナーに配布しました。EFAS ネットワークはまだ不完全だったため、パートナーごとに毎日個別のレポートを作成し、更新などを提供する必要がありました。

EFASは水文アンサンブル予測実験（HEPEX）^[22]のテストベッドとなる。

2007 年:パートナーからの要望に応えて、パートナーがデータにアクセスできるように、専用の EFAS Web インターフェイスが開発されました。2007 年までに、EFAS パートナー ネットワークは、大陸ヨーロッパの国境を越えた河川の大部分をカバーしました。パートナーは、専用のユーザー名とパスワードを使用して EFAS にアクセスし、さまざまな情報レイヤーを閲覧できます。インターフェイスを介して EFAS にアクセスすることで、パートナー ネットワークからさらに多くの提案が出されたため、開発が加速しました。

2009年： EFASの方法論、セットアップが文書化され、最初のスキルスコアが公開されました。^{[23] [24]さらに、COSMO-LEPS [25]}の16のメンバーは、最初の5日間のリードタイム中にECMWF EPSの動的ダウンスケーリングとしてEFASに統合されました。

2009-2012年：この間、JRCは、突発洪水の早期警報指標の開発に関するIMPRINTS ^{[26]と呼ばれるFP7プロジェクトに参加しました。IMPRINTS中の結果は、EFASパートナーに定期的に報告され、最終的にパートナーネットワークによるテストに採用されました。 [27] [28]} 2012年以降、突発洪水レイヤーは、独立したレイヤーとしてEFASの一部となっています。

2010年： EFASインターフェースは、2013年に欧州対応調整センター（ERCC）となった欧州委員会の監視情報センター（MIC）でも利用可能になった。^[8]そのため、主にポーランド、チェコ共和国、オーストリア、スロバキア、ハンガリーを襲った中央ヨーロッパの洪水の間、MIC/ERCCは、初めて、いくつかの国で大規模な洪水が発生する可能性について事前に通知を受けた。ポーランドが欧州市民保護メカニズムを発動したとき、MICは準備ができており、遅滞なく対応することができた。現場のチームは、比較可能な情報、統一されたカラーコード、英語などを表示する1つのインターフェースで、洪水の状況と今後数日間の見通しをオンラインで追跡することができた。これはMIC/ERCCにとって大きな前進であった。

2011年： EFASは、DG GROW/COPERNICUSとDG ECHOの共同出資による EFAS ^[30]の緊急管理サービス^{[29]に組み込まれました。}

2012 年:運用センターがサービスを開始。運用前システムから運用への移行は 2012 年 10 月に行われました。

2013 年:運用センターの最初のストレス テストは、2013 年 6 月に中央ヨーロッパの洪水時に実施されました。この期間中、サービスはスムーズに機能しました。

• EFAS ネットワークは、国家水文サービスと関連パートナーで構成されています。関連パートナーは、国家または地域の水文サービスに関連する民間防衛当局である場合があります。
• 国際ドナウ川保護委員会（ICPDR）。^[31] EFASはドナウ川洪水対策計画の一環として採用され、独立したEFAS-Danubeシステムを開発しました。しかし、EFAS情報システムの開発により、専用のEFAS Danubeシステムは時代遅れとなり、運用中のEFAS-ISに完全に統合されました。EFASの専門家はICPDRに定期的に報告しています。

ほとんどの水文サービスは、観測のみ、または最長 2 日以内の短期的な確定的降雨予報に頼っています。これは、より長いリード タイムの天気予報には不確実性が高いためです。これらの不確実性も予測不可能であるため、結果の信頼性が低くなり、意思決定に役立ちません。しかし、過去 10 年以来、水文学コミュニティは、48 時間を超える洪水警報時間について、単一の (確定的) 予報ではなく、アンサンブル予測システム (EPS)の使用をますます検討しています。EPS は、過去数年間で運用天気予報の不可欠な部分になっています。 ^[32]これらは、確定的モデルの予測可能性の範囲をはるかに超えると考えられる最長 2 週間のリード タイムの天気の予測可能性とモデル ソリューションの不確実性の尺度を提供するように設計されています。運用洪水予報センターで水文アンサンブル予測システムを導入する傾向は、ヨーロッパで明確に見られます。^{[33] [34]}

EFAS は複数の天気予報と EPS を入力として使用します。その予報は、ヨーロッパ中期予報センター（ECMWF）とドイツ気象局（DWD）による2つの決定論的中期予報（したがって異なるモデル）と2セットのEPSに基づいています。1つはECMWFによるもので、中期予報を最大15日間、全球的にカバーします（空間解像度は約30 km、メンバーは51）。もう1つは小規模モデリングコンソーシアム（COSMO）によるもので、ヨーロッパの大部分を最大5日間カバーする限定エリアモデルEPSです（空間解像度は7 km、メンバーは16）。短期EPSを使用する理由は、最初の数日間のEPSの広がりを強化し、特に山岳地帯のグリッド情報を細かくするためです。これにより、河川流域内の洪水の場所をより正確に特定できます。^[35]ケーススタディでは、世界中で利用可能な8つのグローバル中期EPSを使用すると、結果の信頼性が高くなることが実証されていますが、 ^[36]計算集約型。

EFAS に使用されている水文モデルは LISFLOOD です。このモデルは、概念的および物理的な降雨流出モデルと河川経路のルーティング モジュールを組み合わせたものです。LISFLOOD は、特に大規模な河川集水域向けに設計されています。^{[37] [38]} LISFLOOD の特別な特徴は、特に動的モデリング フレームワークとして高度な地理情報システム (GIS) を積極的に活用していることです。^[39]

EFAS は、危険な洪水レベルを超える危険がある場合にのみ、国の水文サービスに情報を提供しています。EFAS では、危険な閾値はすべてのグリッド ポイントで必要であるため、観測から導き出すことはできません。代わりに、観測された気象データに基づいて、予測システムで設定されているものと同じ LISFLOOD モデル パラメータ化を使用して、各グリッドで長期流量時系列が計算されます。これらの長期シミュレーションから、再現期間が推定されます (現在は^{[いつ? ]} 1 年、2 年、5 年、および 20 年再現期間)。すべての洪水予測は、すべてのピクセルでこれらの閾値と比較され、閾値超過が計算されます。危険な閾値が複数の予測にわたって継続的に超過した場合にのみ、これらの場所の情報が生成されます (例: 色分けされた概要マップまたはコントロール ポイントの時系列情報)。持続基準は、誤報の数を減らし、主に広範囲にわたる激しい降雨、雪解けを伴う降雨、または中程度の強度の長期にわたる降雨によって引き起こされる大規模な河川洪水に焦点を当てるために導入されました。

予測の検証は、システムの長所と短所を理解し、その結果に対する信頼を築くために重要である。EFAS では、2 種類の検証が適用されている。1 つ目はイベント ベースで、各洪水警報のヒット、誤警報、ミスが評価される。洪水警報が送信されたが洪水が観測されなかった場合、誤警報がカウントされる。流域のどこかで洪水が報告された場合、ヒットがカウントされる。警報が送信されなかった洪水が報告された場合 (システム自体がイベントをシミュレートした場合でも)、ミス イベントがカウントされる。イベントは、年間を通じてフィードバック レポートとメディアを通じて評価され、EFAS 年次総会で報告される。イベント ベースの検証に加えて、ブライア スキル スコア、二乗平均平方根誤差、ナッシュ サトクリフ効率係数、連続順位確率スコアなどのスキル スコアも計算される。これらは、EFAS 速報^[40]と出版物で定期的に報告されている。スキル分析は、例えば欧州地球科学連合^{[41] [42]}で報告されています。スキルスコアの詳細については、HEPEX ^{[22] [43]}を参照してください。水文学的アンサンブル予測のための特定の検証ツールボックス^[44]もEFASでテストされています。

HEPEXは2004年にNOAAとECMWFが共同議長となって設立された。これは「緊急管理と水資源部門が経済、公衆衛生、安全に重要な影響を及ぼす決定を下すための水文アンサンブル予測（HEPS）の付加価値を実証する」ことを目的とした国際的な研究イニシアチブである。HEPEXは、i)入力と前処理、ii)アンサンブル技術とプロセスモデリング、iii)データ同化、iv)後処理、v)検証、vi)意思決定におけるコミュニケーションと使用という6つの主要テーマを中心に構成されている。HEPEXの詳細と議論に参加する可能性については、HEPEXのウェブサイトで確認できる。^{[22] HEPEXはウェビナーを開催しており、オンラインで視聴でき、質問したり議論に参加したりすることができる。HEPEXウェビナーは}YouTubeでオンライン視聴用に転送される。^[45]

大陸のEFAS向けに開発された同様の概念を使用して、ECMWF、JRC、およびその他の研究協力機関の協力により、地球規模の洪水認識システム（GloFAS） ^{[46]が開発されています。 [47]} GloFASは、2018年4月にコペルニクス緊急管理サービスの一部として完全に運用を開始しました。

GloFASは世界洪水ワーキンググループの一員です。^[48]

EFASは以下の研究プロジェクトから恩恵を受けています

• 欧州洪水予測システム^[49]（FP6プロジェクト）
• 洪水サイト^[50]
• ユーロリスク/プレビュー^[51]
• より安全^[52]
• 刻印^[26]
• カルチュリスク^[53]

• 欧州地球監視プログラム（GMES）とその初期運用（2011年から2013年）に関する規則（EU）第911/2010号^[54]
• 連邦民間保護メカニズム^[55]
• COM(2002)481 ^[56]オーストリア、ドイツおよびいくつかの申請国における洪水に対する欧州共同体の対応
• COM（2013）216気候変動への適応戦略^[57]

• EFASは、ヨーロッパの水文気象状況、特定のイベント、EFASシステムのスキルスコアに関する情報を掲載した速報^[40]を2か月ごとに発行しています。
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• 公式サイト（パスワード保護）
• 世界洪水警報システム
• ヨーロッパ中期予報センター
• ドイツ気象局。ドイッチャー・ウェッターディエンスト
• 小規模モデリングコンソーシアム（COSMO）