Vulnerability of historical centers to natural hazards : assessment frameworks for emerging hydrogeological and hydraulic risks in Italy: physical, morphological and social dimensions across urban scales

Historic centres are among the most complex and vulnerable urban systems, where high concentrations of cultural heritage coexist with evolving natural hazards and long-term socio-spatial fragilities. In the Italian context, vulnerability assessment has traditionally focused on individual buildings and specific hazards – particularly seismic risk – while emerging and compound hazards, such as landslides and floods, increasingly challenge the adequacy of existing approaches. This study investigates how vulnerability assessment methodologies for historic urban centres can be adapted to address emerging and compound natural hazards by integrating physical, morphological and social dimensions across multiple spatial scales. Drawing on disaster studies, vulnerability is interpreted as a dynamic and socially constructed process, shaped by historical development patterns, urban shape and patterns of use. It is a primary key point for risk reduction in historical contexts. The research identifies methodological criteria for a comprehensive assessment of vulnerability and applies them through two index-based, multi-scalar frameworks developed using exclusively open-access data. The first addresses landslide vulnerability in historic settlements of the Emilia-Romagna Apennines through the Landslide Vulnerability Index (LVI), which integrates building sensitivity, geomorphological exposure and use-related exposure. The second focuses on flood vulnerability in the historic urban core of Bagnacavallo, combining physical vulnerability, urban morphology and dynamic user exposure within an Integrated Vulnerability and Exposure Index (IVE). GIS-based analysis, fieldwork and historical analysis are employed as complementary methodological tools. The case-study applications show that vulnerability in historic urban systems cannot be adequately captured at the scale of the individual building alone. Instead, vulnerability emerges from the interaction between building aggregates, urban morphology, territorial conditions and patterns of use, revealing latent hotspots that remain invisible in conventional assessments. While not intended as fully predictive risk models, the proposed frameworks provide replicable and adaptable tools to support preparedness-oriented planning and risk governance in data-constrained historic urban contexts.

I centri storici sono tra i sistemi urbani più complessi e vulnerabili, dove elevate concentrazioni di patrimonio culturale coesistono con rischi naturali in evoluzione e fragilità socio-spaziali di lungo periodo. Nel contesto italiano, la valutazione della vulnerabilità si è tradizionalmente concentrata sui singoli edifici e su rischi specifici – in particolare il rischio sismico – mentre i rischi emergenti e composti, come frane e alluvioni, sfidano sempre più l’adeguatezza degli approcci esistenti. Questo studio indaga come le metodologie di valutazione della vulnerabilità per i centri storici possano essere adattate per affrontare i rischi naturali emergenti e composti, integrando dimensioni fisiche, morfologiche e sociali attraverso diverse scale spaziali. Attingendo ai disaster studies, la vulnerabilità viene interpretata come un processo dinamico e socialmente costruito, plasmato dai modelli di sviluppo storico, dalla morfologia e pattern urbani. Essa rappresenta un punto chiave fondamentale per la riduzione del rischio nei contesti storici. La ricerca identifica criteri metodologici per una valutazione globale della vulnerabilità e li applica attraverso due framework multi-scalari basati su indici, sviluppati esclusivamente a partire da dati open-access. Il primo affronta la vulnerabilità alle frane negli insediamenti storici dell’Appennino emiliano-romagnolo attraverso il Landslide Vulnerability Index (LVI), che integra la vulnerabilità fisica degli edifici, con la vulnerabilità che deriva dalla morfologia urbana e l’esposizione legata all’uso. Il secondo si concentra sulla vulnerabilità alle alluvioni nel nucleo storico di Bagnacavallo, combinando vulnerabilità fisica, morfologia urbana ed esposizione dinamica degli utenti all'interno di un Integrated Vulnerability and Exposure Index (IVE). Analisi GIS, attività di campo e analisi storica sono impiegate come strumenti metodologici complementari. Le applicazioni ai casi studio dimostrano che la vulnerabilità nei sistemi urbani storici non può essere adeguatamente colta esclusivamente alla scala del singolo edificio. Al contrario, la vulnerabilità emerge dall’interazione tra aggregati edilizi, morfologia urbana, condizioni territoriali e modelli d’uso, rivelando "hotspot" latenti che rimangono invisibili nelle valutazioni convenzionali. Pur non essendo concepiti come modelli di rischio pienamente predittivi, i framework proposti forniscono strumenti replicabili e adattabili per supportare una pianificazione orientata alla preparazione (preparedness) e alla governance del rischio in contesti urbani storici caratterizzati da scarsità di dati.