|
|

How the Ural River Flooded West Kazakhstan: April 2024 and 2025 Compared Как река Урал затопила Западный Казахстан: сравнение апреля 2024 и 2025 года.

Flood map
🖥️ The code used to acquire and process the data is available in MNDWI-based water surface data acquisition in GEE. The post there describes in detail the entire data acquisition pipeline. Код для получения и обработки данных доступен в получение данных о водной поверхности на основе MNDWI в GEE. В посте подробно описан весь процесс обработки.

This post presents a comparative analysis of the extent of the spring flood of the Ural River in Western Kazakhstan in April 2024 and April 2025, compiled using satellite imagery in QGIS.

Context

Flooding remains one of the most pressing issues in our region, causing significant damage to infrastructure and threatening public safety. Traditional monitoring methods, including ground surveys, are labour-intensive, costly and often delayed, particularly in hard-to-reach areas.

Comparing the analysis of satellite data with ground surveys reveals the following advantages:

Timeliness: Rapid data acquisition and processing for a timely response.

Real-time monitoring: Continuous tracking of changes in the water surface.

Wide coverage: Monitoring of vast areas, including hard-to-reach regions.

Data accessibility: The use of open-access Sentinel-2 data from ESA reduces costs and increases the availability of information.

The use of satellite data opens up new opportunities for the rapid and effective monitoring of flood zones, offering advantages not available with traditional approaches.

Research Objectives and Tasks

The aim of the research is to apply advanced remote sensing methods for the accurate and timely mapping of flood-affected areas. The main objective is to accurately identify and map all areas affected by flooding during flood events.

Task: Collection, pre-processing and calibration of satellite imagery to ensure the accuracy of the analysis. Use of the Modified Normalised Difference Water Index for the effective identification of water surfaces. Quantitative assessment of affected areas and calculation of the number of water pixels. Creation of visual maps demonstrating the extent of flooding.

Data and research method

ParameterValue
Satellite / SensorSentinel-2 (COPERNICUS/S2_SR_HARMONIZED)
Spatial resolutionB3 Green — 10 m  ·  B11 SWIR — 20 m
Study period15 April – 15 May 2024 and 2025
Number of dates20 unique dates
Imaging dateApril 2024 / April 2025
Spectral bandsB3 (Green) — water and vegetation  ·  B11 (SWIR) — water differentiation
IndexMNDWI (threshold > 0.2)
SoftwareQGIS / GEE / Google Colab

Results

Key findings
  • The area affected by flooding in 2024 was 5,130.99 km², and in 2025 — 1,276.34 km², i.e. 3,854.65 km² more compared to 2025, also according to the official source the total damage in West Kazakhstan Region amounted to 70 billion tenge for the entire West Kazakhstan Region, or 14,739,945.25 US dollars as of 23 April 2026
  • During the large-scale floods in the spring of 2024 in the West Kazakhstan Region, the areas most severely affected were those located along the courses of the Ural, Derkul and Chagan rivers and their tributaries.
  • Flood maps allow quantitative assessment of damage: the area of affected land, residential areas and infrastructure, and documentation of losses for insurance schemes.
  • Evacuation planning — the boundaries of the danger zone are determined within 1–2 days instead of a week of ground surveys; isolated areas are identified (floodplain holiday homes near Uralsk).
  • Water resource management — monitoring flood dynamics allows for the optimisation of dam and sluice gate operations, and for flood-prone areas to be taken into account in urban planning policy.

Discussion

The high flood level in April 2025 is due to abnormally high snow accumulation in winter, and rapid snowmelt over a short period, characteristic of the continental climate of Western Kazakhstan. A comparison of the 2024 and 2025 maps shows that floodplains near the city of Uralsk and holiday home estates are subject to flooding every year, indicating the systemic nature of the risk.

Limitations of the method: MNDWI based on Sentinel-2 effectively detects open water, but may underestimate flooding beneath dense vegetation or in cloudy conditions. The resolution of channel B11 (20 m) limits the accuracy of detecting narrow watercourses and small flooded areas.

Conclusion

Satellite monitoring based on Sentinel-2 and the MNDWI index has proven its effectiveness for the rapid mapping of floods in the West Kazakhstan Region. The method allows for the generation of an up-to-date flood map within 1–2 days and ensures accurate detection of open water.

  • The area of flooding in April 2024 exceeded the figures for 2025 – the floodplains of the Ural River are subject to systematic risk.
  • The most vulnerable areas are holiday home estates and agricultural land in the lower reaches of the Ural River near the city of Uralsk.
  • The resulting maps can be used by the Ministry of Emergency Situations to plan evacuations, assess damage and develop urban planning policies in flood-prone areas.

В данном посте представлен сравнительный анализ масштабов весеннего паводка реки Урал в Западном Казахстане в апреле 2024 и апреле 2025 года, составленный с использованием спутниковых снимков в QGIS.

Контекст

Наводнения остаются одной из наиболее острых проблем нашего региона, нанося значительный ущерб инфраструктуре и угрожая общественной безопасности. Традиционные методы мониторинга, включая наземные обследования, трудоёмки, дорогостоящи и зачастую запаздывают, особенно в труднодоступных районах.

Сравнение анализа спутниковых данных с наземными обследованиями показывает следующие преимущества:

Своевременность: Быстрое получение и обработка данных для оперативного реагирования.

Мониторинг в реальном времени: Непрерывное отслеживание изменений водной поверхности.

Широкий охват: Мониторинг обширных территорий, включая труднодоступные районы.

Доступность данных: Использование данных Sentinel-2 с открытым доступом от ESA снижает затраты и повышает доступность информации.

Использование спутниковых данных открывает новые возможности для быстрого и эффективного мониторинга зон затопления, предлагая преимущества, недоступные при традиционных подходах.

Цели и задачи исследования

Цель исследования — применение передовых методов дистанционного зондирования для точного и своевременного картографирования зон затопления. Основная задача — точное определение и картографирование всех территорий, пострадавших от наводнения.

Задачи: сбор, предварительная обработка и калибровка спутниковых снимков. Использование модифицированного нормализованного разностного водного индекса (MNDWI). Количественная оценка пострадавших территорий. Создание визуальных карт, демонстрирующих масштабы затопления.

Данные и метод исследования

ПараметрЗначение
Спутник / СенсорSentinel-2 (COPERNICUS/S2_SR_HARMONIZED)
Пространственное разрешениеB3 Green — 10 м  ·  B11 SWIR — 20 м
Период исследования15 апреля – 15 мая 2024 и 2025
Количество дат20 уникальных дат
Дата съёмкиАпрель 2024 / Апрель 2025
Спектральные каналыB3 (Green) — вода и растительность  ·  B11 (SWIR) — дифференциация воды
ИндексMNDWI (порог > 0.2)
Программное обеспечениеQGIS / GEE / Google Colab

Результаты

Ключевые выводы
  • Площадь затопления в 2024 году составила 5130,99 км², а в 2025 году — 1276,34 км², т.е. на 3854,65 км² больше по сравнению с 2025 годом. Согласно официальному источнику общий ущерб по ЗКО составил 70 млрд тенге, или 14 739 945,25 долларов США по состоянию на 23 апреля 2026 года.
  • Во время масштабных паводков весны 2024 года в ЗКО наиболее пострадавшими оказались территории вдоль рек Урал, Деркул и Чаган и их притоков.
  • Карты затоплений позволяют проводить количественную оценку ущерба: площадь пострадавших земель, жилых районов и инфраструктуры.
  • Планирование эвакуации — границы опасной зоны определяются за 1–2 дня вместо недели наземных обследований.
  • Управление водными ресурсами — мониторинг динамики паводков позволяет оптимизировать работу плотин и шлюзов.

Обсуждение

Высокий уровень паводка в апреле 2025 года обусловлен аномально высоким снегонакоплением зимой и быстрым таянием снега за короткий период, характерным для континентального климата Западного Казахстана. Сравнение карт 2024 и 2025 годов показывает, что пойменные территории вблизи Уральска и дачные массивы подвергаются затоплению ежегодно.

Ограничения метода: MNDWI на основе Sentinel-2 эффективно выявляет открытую воду, но может недооценивать затопление под густой растительностью или в условиях облачности. Разрешение канала B11 (20 м) ограничивает точность обнаружения узких водотоков.

Заключение

Спутниковый мониторинг на основе Sentinel-2 и индекса MNDWI доказал свою эффективность для быстрого картографирования паводков в ЗКО. Метод позволяет получить актуальную карту затопления за 1–2 дня.

  • Площадь затопления в апреле 2024 года превысила показатели 2025 года — поймы Урала подвержены систематическому риску.
  • Наиболее уязвимые территории — дачные массивы и сельхозугодья в нижнем течении Урала близ Уральска.
  • Полученные карты могут использоваться МЧС для планирования эвакуации, оценки ущерба и разработки градостроительной политики.
← Back to Blog ← Назад к блогу
|