Beyond direct damages: methodological approaches to assess indirect and intangible flood impacts at macro-scales

I modelli tradizionali di valutazione del rischio alluvionale si concentrano principalmente sulla stima dei danni fisici agli asset esposti e spesso tralasciano le conseguenze che questi eventi possono avere a livello sistemico. Tuttavia, le alluvioni colpiscono sistemi socio-economici interconnessi in modi che si estendono ben oltre le aree direttamente inondate, generando impatti indiretti e intangibili, superando spesso i danni diretti, in particolare a scale spaziali ampie. Affrontare queste dimensioni richiede approcci metodologici capaci di catturare la propagazione degli impatti attraverso reti economiche, sistemi infrastrutturali e tipologie di asset eterogenee, pur rimanendo applicabili in contesti con limitata disponibilità di dati. Questa tesi combina una revisione quantitativa sistematica della letteratura con due applicazioni modellistiche complementari che vanno oltre la valutazione dei danni a livello di asset, con l'obiettivo di avanzare approcci metodologici per valutare gli impatti indiretti e intangibili delle alluvioni a scala macro. Il primo capitolo si concentra su una revisione completa della letteratura scientifica sugli impatti socio-economici indiretti delle alluvioni, analizzando e sintetizzando definizioni esistenti, approcci modellistici e applicazioni tra diverse discipline. La revisione evidenzia una sostanziale frammentazione concettuale ed eterogeneità metodologica, in particolare rispetto alla rappresentazione delle scale spazio-temporali e dei meccanismi di propagazione degli impatti, e identifica lacune chiave nei framework attuali di valutazione del rischio di alluvione. Basandosi su queste evidenze, il secondo capitolo sviluppa un approccio modellistico economico spazialmente esplicito per analizzare gli impatti a cascata delle perturbazioni delle reti di trasporto indotte da alluvioni sulle catene di approvvigionamento. Introduce inoltre una componente temporale dinamica che consente la rappresentazione di disastri a cascata. L'approccio metodologico proposto si basa sull'accoppiamento della stima degli impatti diretti sulle reti di trasporto con la componente degli impatti indiretti. Rappresentando esplicitamente carenze, instradamenti alternativi e dinamiche temporali delle perturbazioni, l'analisi cattura come i fallimenti infrastrutturali locali si propaghino attraverso le reti economiche e generino perdite distribuite spazialmente e temporalmente. Questo approccio fornisce insight sul ruolo dei sistemi di trasporto come amplificatori degli impatti indiretti e illustra come tempistica, durata ed estensione spaziale degli eventi alluvionali plasmino le conseguenze economiche a scala macro. In aggiunta a questo lavoro, il terzo capitolo della tesi affronta la valutazione degli impatti intangibili attraverso lo sviluppo di un framework scalabile di valutazione del rischio di alluvione per il patrimonio culturale. Riconoscendo i limiti degli approcci convenzionali basati sul danno per asset caratterizzati da valori non di mercato ed elevata eterogeneità, la metodologia proposta consente valutazioni di rischio consistenti su larga scala basate sulle informazioni disponibili di pericolosità ed esposizione. Questo contributo estende i framework esistenti di rischio di alluvione per considerare sistematicamente il patrimonio culturale insieme a sistemi economici e infrastrutture critiche. Nel complesso, la tesi avanza la valutazione degli impatti delle alluvioni integrando dimensioni indirette e intangibili all'interno di una prospettiva coerente a scala macro. Collegando approcci disciplinari ed enfatizzando scalabilità e propagazione sistemica degli impatti, i metodi proposti supportano valutazioni del rischio di alluvione più complete e forniscono una base per un miglior processo decisionale nella pianificazione territoriale e nella riduzione del rischio di disastri.

Flood risk assessment has traditionally focused on the estimation of direct physical damages to exposed assets, while the broader set of consequences that arise through disruption, propagation, and loss of non market values remains less systematically addressed. However, floods affect interconnected socio-economic systems in ways that extend well beyond the directly inundated areas, generating indirect and intangible impacts that can dominate overall losses, particularly at large spatial scales. Addressing these dimensions requires methodological approaches capable of capturing impact propagation across economic networks, infrastructure systems, and heterogeneous asset types, while remaining applicable in data constrained contexts. This thesis combines a systematic quantitative literature review with two complementary modelling applications that move beyond asset level damage assessment, with the aim of advancing methodological approaches to assess indirect and intangible flood impacts at macro scales. The first chapter focuses on a comprehensive review of the scientific literature on indirect socio economic impacts of floods, analysing and synthesising existing definitions, modelling approaches, and applications across disciplines. The review highlights substantial conceptual fragmentation and methodological heterogeneity, particularly with respect to the representation of spatio temporal scales and impact propagation mechanisms, and identifies key gaps in current flood risk assessment frameworks. Building on these insights, the second chapter, develops a spatially explicit and economic modelling approach to analyse the cascading impacts of flood induced transport network disruptions on supply chains. It also introduces a dynamic temporal component allowing the representation of cascading disasters. The methodological approach proposed is based on coupling direct impact estimation on transportation networks and indirect impact component. By explicitly representing shortages, rerouting, and temporal disruption dynamics, the analysis captures how local infrastructure failures propagate through economic networks and generate spatially and temporally distributed losses. This approach provides insight into the role of transport systems as amplifiers of indirect impacts and illustrates how the timing, duration, and spatial extent of flood events shape macro scale economic consequences. In addition to this work, the third chapter of the thesis addresses the assessment of intangible impacts through the development of a scalable flood risk assessment framework for cultural heritage. Recognising the limitations of conventional damage based approaches for assets characterised by non market values and high heterogeneity, the proposed methodology enables consistent large scale risk assessments based on available hazard and exposure information. This contribution extends existing flood risk frameworks to systematically account for cultural heritage alongside economic systems and critical infrastructure. Overall, the thesis advances flood impact assessment by integrating indirect and intangible dimensions within a coherent macro scale perspective. By bridging disciplinary approaches and emphasising scalability and systemic impact propagation, the proposed methods support more comprehensive flood risk assessments and provide a basis for improved decision making in spatial planning and disaster risk reduction.