Abstract As flood impacts are increasing in large parts of the world, understanding the primary drivers of changes in risk is essential for effective adaptation. To gain more knowledge on the basis of empirical case studies, we analyze eight paired floods, that is, consecutive flood events that occurred in the same region, with the second flood causing significantly lower damage. These success stories of risk reduction were selected across different socioeconomic and hydro‐climatic contexts. The potential of societies to adapt is uncovered by describing triggered societal changes, as well as formal measures and spontaneous processes that reduced flood risk. This novel approach has the potential to build the basis for an international data collection and analysis effort to better understand and attribute changes in risk due to hydrological extremes in the framework of the IAHSs Panta Rhei initiative. Across all case studies, we find that lower damage caused by the second event was mainly due to significant reductions in vulnerability, for example, via raised risk awareness, preparedness, and improvements of organizational emergency management. Thus, vulnerability reduction plays an essential role for successful adaptation. Our work shows that there is a high potential to adapt, but there remains the challenge to stimulate measures that reduce vulnerability and risk in periods in which extreme events do not occur.

Risk management has reduced vulnerability to floods and droughts globally1,2, yet their impacts are still increasing3. An improved understanding of the causes of changing impacts is therefore needed, but has been hampered by a lack of empirical data4,5. On the basis of a global dataset of 45 pairs of events that occurred within the same area, we show that risk management generally reduces the impacts of floods and droughts but faces difficulties in reducing the impacts of unprecedented events of a magnitude not previously experienced. If the second event was much more hazardous than the first, its impact was almost always higher. This is because management was not designed to deal with such extreme events: for example, they exceeded the design levels of levees and reservoirs. In two success stories, the impact of the second, more hazardous, event was lower, as a result of improved risk management governance and high investment in integrated management. The observed difficulty of managing unprecedented events is alarming, given that more extreme hydrological events are projected owing to climate change3.

Most research on hydrological risks focuses either on flood risk or drought risk, whilst floods and droughts are two extremes of the same hydrological cycle. To better design disaster risk reduction (DRR) measures and strategies, it is important to consider interactions between these closely linked phenomena. We show examples of: (a) how flood or drought DRR measures can have (unintended) positive or negative impacts on risk of the opposite hazard; and (b) how flood or drought DRR measures can be negatively impacted by the opposite hazard. We focus on dikes and levees, dams, stormwater control and upstream measures, subsurface storage, migration, agricultural practices, and vulnerability and preparedness. We identify key challenges for moving towards a more holistic risk management approach.

Developing and implementing climate adaptation measures in complex socio-ecological systems can lead to unintended consequences, especially when those systems are undergoing rapid hydro-climatic and socio-economic change. In these dynamic contexts, a systemic approach can make the difference between adaptive and maladaptive outcomes. This paper focuses on the use of climate services, often touted as no-regret solutions, and their potential to generate maladaptation. We explored the interactions between climate services and adaptation/maladaptation across five case studies affected by different types of natural hazards and characterized by a range of hydro-climatic and socio-economic conditions. Using system archetypes, we show how climate services can play a role in both producing and preventing maladaptation. The dynamics explored through system archetypes are: i) "fixes that fail", where short-sighted solutions fail to address the root causes of a problem; ii) "band aid solutions", where the benefits brought about in the short-term come at the expenses of delaying long-term adaptive actions; and iii) "success to the successful", where some groups increasingly benefit from climate services at the expenses of other groups. We demonstrate how these dynamics constitute maladaptive processes, as well as identifying the tools and theories that can be used in this type of assessment. Finally, we provide a framework and recommendations to guide the ex-ante assessment of maladaptation risk when designing and implementing climate services.