Teledetekcja i modelowanie GIS dynamiki użytkowania gruntów oraz ryzyka powodziowego w megamiasto Lagos w celu przyszłej łagodzenia skutków powodzi

Dlaczego zalane miasta dotyczą nas wszystkich

W wielkich miastach na całym świecie intensywne opady, które niegdyś powoli wsiąkały w glebę, dziś spływają po betonie, zalewając domy, drogi i przedsiębiorstwa. Badanie koncentruje się na Lagos w Nigerii — jednym z najszybciej rozwijających się megamiast Afryki — aby pokazać, jak niekontrolowana zabudowa terenów podmokłych, lasów i cieków przyczynia się do groźniejszych powodzi dziś i może pogorszyć skutki przyszłych burz. Dzięki zdjęciom satelitarnym, modelom komputerowym i dekadom danych autorzy śledzą, jak miasto się zmieniło i co to oznacza dla mieszkańców narażonych na niebezpieczeństwo.

Jak miasto zmieniło się w ciągu 40 lat

Autorzy najpierw zmapowali użytkowanie i pokrycie gruntów w Lagos w latach 1984–2023. Podzielili krajobraz na sześć prostych typów: obszary zabudowane (budynki i drogi), lasy, lekka roślinność jak łąki, gołe podłoże, tereny podmokłe i otwarta woda. Zdjęcia satelitarne ukazują dramatyczną przemianę. Obszary zabudowane zwiększyły się ponad trzykrotnie — z około 15% do ponad połowy całego terenu — podczas gdy lasy i zbiorniki wodne znacznie się skurczyły. Pokrycie leśne spadło mniej więcej o jedną trzecią, a powierzchnie wodne również się zmniejszyły, co oznacza utratę dużych naturalnych „gąbek”, które kiedyś zatrzymywały i magazynowały wodę opadową. Jednocześnie lżejsza roślinność rozrosła się głównie jako wtórne zarośla lub rozproszone zielone obszary w coraz bardziej zurbanizowanej tkance, oferując tylko ograniczoną ulgę.

Pomiary kierunku odpływu wody

Następnie zespół zadał pytanie: dokąd trafia woda podczas intensywnych opadów? Aby to ustalić, połączyli zapisy opadów, dane o przepływach rzecznych i szczegółowe mapy wysokości z standardowym modelem powodziowym znanym jako HEC-HMS. Podzielili Lagos na kilka podbasenów odpływowych i zasymulowali, jak burze w czerwcu i wrześniu — typowo najdeszczowszych miesiącach — przekładają się na spływ powierzchniowy, przepływ w ciekach i głębokość powodzi. Ponieważ tak duża część Lagos jest teraz pokryta betonem i asfaltem, gleba wchłania bardzo mało wody. W wielu podbasenach ponad 85% powierzchni zachowuje się jak powierzchnia nieprzepuszczalna, więc opady szybko przekształcają się w szybko płynący spływ. Wyniki modelu porównano z rzeczywistymi pomiarami rzecznymi i wykazały dobrą zgodność, co daje pewność, że symulowane wzory powodzi są realistyczne.

Od krótkotrwałych kałuż do miesięcznych powodzi

Za pomocą modelu badacze odwzorowali trzy poziomy zalewania: niski, umiarkowany i wysoki. Przy warunkach niskiego poziomu krótkotrwałe powodzie mogą dotknąć dziesiątki tysięcy hektarów, ale zwykle ustępują w ciągu pół dnia, będąc raczej uciążliwością. Umiarkowane powodzie, trwające do 24 godzin, obejmują większe obszary i zaczynają zakłócać transport, usługi i życie codzienne. Najbardziej niepokojący scenariusz to wysoki poziom powodzi, gdy woda zalega do 30 dni i zalewa ponad 200 000 hektarów. W takim przypadku duża część nisko położonych dzielnic nadbrzeżnych i przylagunowych Lagos pozostaje pod wodą wystarczająco długo, by uszkodzić domy, drogi i podstawową infrastrukturę. Te wzorce pokrywają się z raportami służb ratunkowych o miejscach, gdzie budynki i drogi są powtarzalnie dotknięte powodziami, zwłaszcza w gęsto zaludnionych dzielnicach takich jak Lagos Island, Eti-Osa i Ajeromi/Ifelodun.

Rzut oka na zalaną przyszłość Lagos

Aby spojrzeć w przyszłość, badanie wykorzystało model łańcucha Markowa — narzędzie przewidujące, jak dzisiejsze wzorce użytkowania gruntów prawdopodobnie będą się rozwijać, jeśli obecne trendy się utrzymają. Na podstawie obserwowanych zmian między latami 1984, 2002 i 2023 model prognozuje użytkowanie gruntów na 2050 rok i następnie wprowadza to do symulacji powodzi. Wynik jest przygnębiający: do połowy wieku obszary zabudowane mają zajmować około dwóch trzecich terenu, podczas gdy lasy, tereny podmokłe i otwarta woda skurczą się jeszcze bardziej. W ekstremalnym scenariuszu powodziowym na 2050 rok około trzech czwartych powierzchni Lagos może zostać dotknięte, przy czym obszary zabudowane ponoszą największe szkody. Naturalne bufory, które kiedyś wchłaniały i spowalniały wodę — mangrowce, tereny podmokłe i zalesione strefy — są zbyt zredukowane, by chronić rosnące miasto. Najbiedniejsi mieszkańcy, często żyjący w osiedlach nieformalnych na najniższych, najtańszych terenach, są szczególnie narażeni.

Co to oznacza dla bezpieczniejszych miast

Dla osób niebędących specjalistami przekaz jest jasny: sposób, w jaki miasta się rozwijają, może albo przyciągać powodzie, albo je powstrzymywać. W Lagos dekady szybkiej, słabo kontrolowanej ekspansji zamieniły lasy, tereny podmokłe i cieków wodnych w twarde powierzchnie, które odprowadzają wodę zamiast ją zatrzymywać. Badanie pokazuje, że łączenie monitoringu satelitarnego, modeli komputerowych i scenariuszy przyszłości może dać planistom potężny system wczesnego ostrzegania — wskazujący, gdzie ryzyko powodzi rośnie i dlaczego. Autorzy argumentują, że Lagos i inne nadbrzeżne megamiasta muszą pilnie chronić pozostałe naturalne bufory, przywracać zdegradowane tereny podmokłe, egzekwować mądrzejsze zagospodarowanie przestrzenne oraz inwestować w systemy drenażowe i zieloną infrastrukturę. Bez takich kroków intensywne opady, które już stają się bardziej gwałtowne w związku ze zmianą klimatu, będą coraz częściej przekształcać się w długotrwałe katastrofy na skalę miasta zamiast w wydarzenia możliwe do opanowania.

Cytowanie: Aniramu, O., Iyanda, O. & Orimoogunje, O. Remote sensing and GIS-based modelling of land use dynamics and urban flood risk in Lagos megacity for future flood mitigation. Sci Rep 16, 8125 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38544-1

Słowa kluczowe: miejskie powodzie, megamiasto Lagos, zmiana użytkowania gruntów, teledetekcja, łagodzenie skutków powodzi