MODELLAZIONE E QUANTIFICAZIONE DEI RISCHI FUTURI MULTI-PERICOLO NELLE CITTÀ

Understanding and modelling future risks from natural hazards are becoming increasingly crucial as climate change accelerates, population growth, asset wealth accumulates, and societies become more urbanised and interconnected. This need is widely recognised in international agreements such as the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction 2015-2030, which emphasises the need for forward-looking strategies that guide sustainable development and risk-informed decision-making. However, current natural-hazard risk-assessment frameworks exhibit methodological gaps that limit their ability to support these efforts. Many existing models primarily rely on past or current conditions of exposure and physical vulnerability in the face of single hazards, underemphasise social vulnerability, focus only on individual assets (mainly buildings), and employ incomplete or uninformative risk metrics that fail to capture the systemic and dynamic nature of risk. This dissertation aims to address these gaps by advancing risk modelling approaches that capture future exposure and vulnerability against multiple natural hazards, account for infrastructure systems and their interdependencies, and employ people-centred impact metrics. This dissertation examines the evolving spatial interactions between natural hazards, urban growth, and social vulnerability in Kathmandu Valley, Nepal. The analysis includes characterising flood hazard and liquefaction susceptibility using existing global models, simulating future urban growth using a cellular automata model, and assessing social vulnerability through a locally tailored composite index. By overlapping these layers, the study identifies critical areas where disaster risk is projected to increase significantly. This dissertation also evaluates the impact of structural risk-mitigation strategies on seismic financial losses and casualties in Kathmandu Valley. The analysis considers an earthquake scenario similar to the 2015 Gorkha moment magnitude (Mw) 7.8 event and four exposure and vulnerability scenarios representing the current (2021) urban system and potential near-future (2031) development trajectories. These scenarios depict various situations for the valley regarding urban growth (using the results of the previous study), the prevalence of building typologies, retrofitting efforts, and building code compliance. Loss estimates, disaggregated by district and income level, highlight the most affected populations and those who would benefit most from targeted mitigation strategies. Broadening the hazard scope beyond earthquakes, this dissertation investigates the benefits of flood risk-mitigation measures in reducing financial losses. Following a comparable approach to the previous study, it examines strategies such as building elevation, flood-hazard-informed land-use planning, structural retrofitting, and stricter building code enforcement across four current (2021) and near-future (2031) exposure and vulnerability scenarios. Using flood hazard maps for 100-year and 1000-year mean return periods, the analysis estimates potential losses and disaggregates them by district and income level. As in the seismic risk assessment, this disaggregation aims to identify the most affected populations and those who would benefit the most from targeted mitigation efforts. (...)

La comprensione e la modellazione dei rischi futuri derivanti da pericoli naturali stanno diventando sempre più cruciali con l'accelerazione dei cambiamenti climatici, la crescita della popolazione, l'accumulo di ricchezza e l'aumento dell'urbanizzazione e dell'interconnessione delle società. Questa necessità è ampiamente riconosciuta in accordi internazionali come il Sendai Framework for Disaster Risk Reduction 2015-2030, che sottolinea l'importanza di strategie lungimiranti che guidino lo sviluppo sostenibile e le decisioni basate sul rischio. Tuttavia, i quadri di valutazione del rischio attuali presentano lacune metodologiche che ne limitano la capacità di supportare questi sforzi. Molti modelli esistenti si basano principalmente su condizioni passate o attuali di esposizione e vulnerabilità fisica di fronte a singoli pericoli, sottovalutano la vulnerabilità sociale, si concentrano solo su beni individuali (principalmente edifici) e impiegano metriche di rischio incomplete o poco informative che non riescono a catturare la natura sistemica e dinamica del rischio. ssQuesta dissertazione mira a colmare queste lacune avanzando approcci di modellazione del rischio che catturano l'esposizione e la vulnerabilità future contro più pericoli naturali, considerano i sistemi infrastrutturali e le loro interdipendenze, e impiegano metriche di impatto centrate sulle persone. La dissertazione esamina le interazioni spaziali in evoluzione tra pericoli naturali, crescita urbana e vulnerabilità sociale nella Valle di Kathmandu, Nepal. L'analisi include la caratterizzazione del rischio di inondazioni e della suscettibilità alla liquefazione utilizzando modelli globali esistenti, la simulazione della crescita urbana futura utilizzando un modello di automi cellulari e la valutazione della vulnerabilità sociale attraverso un indice composito adattato localmente. Sovrapponendo questi strati, lo studio identifica aree critiche in cui si prevede un aumento significativo del rischio di disastri. Inoltre, la dissertazione valuta l'impatto delle strategie di mitigazione del rischio strutturale sulle perdite economiche e sulle vittime sismiche nella Valle di Kathmandu. L'analisi considera uno scenario sismico simile all'evento del terremoto di Gorkha del 2015 di magnitudo momento (Mw) 7.8 e quattro scenari di esposizione e vulnerabilità che rappresentano il sistema urbano attuale (2021) e le potenziali traiettorie di sviluppo nel prossimo futuro (2031). Questi scenari descrivono varie situazioni per la valle riguardanti la crescita urbana (utilizzando i risultati dello studio precedente), la prevalenza delle tipologie edilizie, gli sforzi di retrofitting e il rispetto dei codici edilizi. Le stime delle perdite, disaggregate per distretto e livello di reddito, evidenziano le popolazioni più colpite e quelle che trarrebbero maggiori benefici da strategie di mitigazione mirate. Estendendo l'ambito del pericolo oltre i terremoti, questa dissertazione indaga i benefici delle misure di mitigazione del rischio di inondazioni nella riduzione delle perdite economiche. Seguendo un approccio comparabile allo studio precedente, esamina strategie come l'elevazione degli edifici, la pianificazione dell'uso del suolo basata sul rischio di inondazioni, il retrofitting strutturale e l'applicazione più rigorosa dei codici edilizi in quattro scenari di esposizione e vulnerabilità attuali (2021) e futuri (2031). Utilizzando mappe di rischio di inondazione per periodi di ritorno medi di 100 anni e 1000 anni, l'analisi stima le potenziali perdite e le disaggrega per distretto e livello di reddito. Come nella valutazione del rischio sismico, questa disaggregazione mira a identificare le popolazioni più colpite e quelle che trarrebbero maggiori benefici da sforzi di mitigazione mirati. (...)