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The influence of urban morphological changes on pluvial flooding during urban expansion

Zhu, Yue und Burlando, Paolo und Zhang, Ye und Chi, Dengkai und Wang, Jing und Qiu, Yeshan und Bonatesta, Matteo und Zou, Wenyue und Geiß, Christian und Yok Tan, Puay und Fatichi, Simone (2025) The influence of urban morphological changes on pluvial flooding during urban expansion. Sustainable Cities and Society, 135 (107018), Seiten 1-15. Elsevier. doi: 10.1016/j.scs.2025.107018. ISSN 2210-6707.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2210670725008881?via%3Dihub

Kurzfassung

Urban expansion alters landscape structure and hydrological processes, heightening pluvial flood risks in cities worldwide. This study integrates multi-temporal urban expansion data with the CAFlood cellular automata model to simulate rainfall events with multiple return periods (i.e., 1-in-10, 1-in-100, and 1-in-200 year return periods) across three different urban environments: Shenzhen (China), suburban Houston (United States), and Lausanne (Switzerland). To quantify how evolving urban morphology drives flood volume, we computed key landscape metrics describing impervious extent (percentage of impervious surface), green space shape complexity (Area-weighted Mean Shape Index), green space aggregation (Aggregation Index), and impervious edge complexity (Landscape Shape Index). Their effects on changes in flood volume were analysed with Generalised Additive Models stratified by levels of pre-expansion impervious cover. The results show that decreasing green space aggregation and impervious edge complexity are consistently significant indicators of increased flood volumes, particularly in areas with low pre-expansion impervious cover (<50 %). However, the influence of these two key morphological indicators decline as impervious coverage increases, with total imperviousness gradually becoming the dominant factor. Sensitivity experiments with synthetic urban fabrics confirm that maintaining compact, well-connected green spaces can limit the increase in flood volume even with when impervious surfaces expand equally. By explicitly linking the morphological changes in urban form to pluvial flood response across diverse climates and urbanisation context, this study moves beyond static approaches and provides actionable insights for planning flood-resilient urban growth.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/220190/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The influence of urban morphological changes on pluvial flooding during urban expansion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhu, YueETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Burlando, PaoloETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, YeSchool of Architecture, Tsinghua University, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chi, DengkaiFuture Cities Laboratory, Singapore-ETH Centre, SingaporeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, JingFuture Cities Laboratory, Singapore-ETH Centre, SingaporeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Qiu, YeshanFuture Cities Laboratory, Singapore-ETH Centre, SingaporeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bonatesta, MatteoETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zou, WenyueInstitute of Earth Surface Dynamics, University of Lausanne, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geiß, ChristianChristian.Geiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7961-8553NICHT SPEZIFIZIERT
Yok Tan, PuayDepartment of Architecture, National University of Singapore, SingaporeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fatichi, SimoneNational University of SingaporeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Dezember 2025
Erschienen in:Sustainable Cities and Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:135
DOI:10.1016/j.scs.2025.107018
Seitenbereich:Seiten 1-15
Verlag:Elsevier
ISSN:2210-6707
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Urban morphology; Urban expansion´; Pluvial flood; Flood resilience
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Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Schöpfer, Dr. Elisabeth
Hinterlegt am:09 Dez 2025 09:55
Letzte Änderung:09 Dez 2025 09:55

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