《龙卷风》教学课件

龙卷风第一章龙卷风基础知识形成条件基本结构暖湿空气与冷干空气交汇形成的强烈旋转气流漏斗云、旋转气柱、上升气流和降水带高发地区分类等级美国龙卷风巷及全球其他地区EF等级从0到5级，按破坏力划分什么是龙卷风？根据美国气象学会的官方定义，龙卷风是一种从积云或积雨云底部延伸至地面的强烈旋转气柱它必须同时满足两个条件才能被认定为龙卷风与云底保持连接同时接触地面龙卷风通常表现为一个漏斗状云柱，内部气流以极高速度旋转，能够产生巨大的破坏力它是超级单体雷暴云系统中形成的一种极端天气现象龙卷风的形成条件超级单体雷暴气流交汇在这种气流交汇的环境中，形成持续时间长、结构稳定的超级单体雷暖湿的墨西哥湾空气与冷干的加拿大空气相遇，形成强烈的温度和湿暴，其内部会产生中尺度旋转气旋（中气旋）度梯度，这是龙卷风形成的首要条件龙卷风形成垂直风切变大气中不同高度的风向和风速差异（垂直风切变）使气流开始水平旋转，随后被上升气流拉伸成垂直方向的旋转龙卷风的结构示意图龙卷风的主要结构组成包括漏斗云由水汽凝结形成的可见云体部上升气流为龙卷风提供能量的垂直气分流旋转气柱高速旋转的空气柱，是龙卷降水带常环绕在龙卷风周围的降水区风的核心域龙卷风形成过程初始阶段发展阶段暖湿空气与冷空气交界处形成锋面，产生强烈对流垂直风切变导致水平旋转，被上升气流拉伸成垂直旋转成熟阶段消散阶段旋转加剧，漏斗云延伸至地面，形成完整龙卷风龙卷风的分类与强度等级级级级EF0EF1EF2风速105-137公里/小时风速138-177公里/小时风速178-217公里/小时轻微损坏烟囱损坏，树枝折断，浅根树木中度损坏屋顶严重损坏，移动房屋翻倒相当损坏屋顶掀起，大树折断，轻型车辆倒伏抬离地面级级级EF3EF4EF5风速218-265公里/小时风速266-322公里/小时风速超过322公里/小时严重损坏墙体坍塌，火车车厢翻倒，大部毁灭性损坏结构完好的房屋被夷为平地，极端损坏钢筋混凝土建筑严重受损，汽车分树木被拔起汽车被抛射成为空中飞弹被抛射超过100米龙卷风的发生时间与地点全球分布虽然龙卷风可能在任何大陆发生（除南极洲外），但美国是全球龙卷风最频繁的国家，每年约有1,200个龙卷风其次是加拿大、孟加拉国、英国、印度、阿根廷、日本和中国等国家也有较多龙卷风记录美国龙卷风巷美国中部平原地区从德克萨斯州延伸至南达科他州的区域被称为龙卷风巷TornadoAlley，是全球龙卷风发生最频繁的地区这里平坦开阔的地形为冷暖气流交汇提供了理想条件季节性第二章龙卷风的危害与安全防护本章将探讨•龙卷风的破坏力与多重灾害•历史上的重大龙卷风灾害案例•有效的安全避险策略•现代龙卷风预警系统•龙卷风后的安全隐患处理龙卷风的破坏力强风作用气压变化飞射物伤害高速旋转气流可产生巨大的风压，瞬间摧毁建龙卷风中心气压骤降，可导致建筑物内外压差风力卷起的碎片变成高速飞射物，成为龙卷风筑物，将汽车抛至空中，甚至可以把草秆刺入急剧增大，使墙体和屋顶向外爆炸性崩塌中最危险的杀手，可穿透墙壁和窗户，造成严木材或混凝土中重伤亡多重灾害叠加龙卷风往往伴随着其他严重气象灾害同时发生•强雷暴和闪电•暴雨和洪水•大型冰雹•下击暴流真实案例年飓风卡米尔与龙卷风的破坏1969灾害概况1969年8月，飓风卡米尔（Camille）袭击美国墨西哥湾沿岸，期间产生了多个强烈龙卷风人员伤亡•造成258人死亡•数千人受伤•超过20万人无家可归经济损失•按当时价值计算超过15亿美元1969年飓风卡米尔造成的严重破坏•若换算为今日价值则超过100亿美元•基础设施严重受损，重建耗时多年龙卷风安全避险要点及时关注预警信息选择合适的避难场所采取正确的防护姿势实时关注气象部门发布的龙卷风观察和警报最佳选择地下室、风暴地窖蹲下，头部下压，双手保护头部和颈部信息，确保能够及时获取最新预警次佳选择建筑物内部无窗房间、楼梯间或可用床垫、厚毯子等覆盖身体增加保护卫生间避免移动房屋、汽车、桥下或开阔空间龙卷风预警系统龙卷风观察（）Tornado Watch表示气象条件有利于龙卷风形成，但尚未观测到龙卷风通常覆盖较大区域（数个县），持续数小时此时应密切关注天气变化，做好准备龙卷风警报（）Tornado Warning表示已经观测到龙卷风或雷达显示有龙卷风特征覆盖范围较小（通常为一个县或县的部分地区），持续约30分钟收到警报后应立即寻求避难现代龙卷风监测技术多普勒雷达可探测旋转的气流，提前发现龙卷风形成的迹象气象卫星从太空监测大尺度天气系统发展风暴追踪者专业气象人员实地观测和报告公民科学观测网络训练有素的志愿者提供实时观测数据龙卷风避难示意图最安全区域地下室或风暴地窖是最安全的避难场所，应远离窗户和外墙防护姿势蹲下或俯卧，用厚毯子、床垫等覆盖全身，特别是保护头部和颈部必备物品避难时携带手电筒、收音机、手机、急救包和饮用水等应急物品家庭计划提前制定家庭避难计划，确保所有家庭成员了解紧急避难地点和路线家庭成员应定期进行龙卷风避难演练，确保紧急情况下能够迅速、有序地进入安全区域火灾隐患与龙卷风后的安全燃气泄漏电线断裂龙卷风可能破坏燃气管道，导致泄断裂的电线极其危险，可能引发火灾漏返回家中时或电击•闻到燃气味道时不要开灯或使用•远离任何垂落的电线电器•假设所有电线都带电•不要点燃火柴或打火机•报告电力部门处理•立即离开建筑物并联系燃气公司发电机安全灾后使用发电机时•仅在室外使用，远离门窗•确保有足够通风，防止一氧化碳中毒•不要在雨中操作发电机•使用正确规格的电线第三章应急响应与教育推广本章核心内容•龙卷风应急准备包的准备•学校与社区龙卷风演练方法•气象部门与公众的有效沟通•龙卷风科学研究的最新进展•龙卷风与气候变化的关联提高公众对龙卷风的认识和应对能力，是减轻灾害影响的重要途径龙卷风应急准备包食物与水医疗用品工具与通信文件与财务•每人3天不需烹饪的食物•基础急救包•手电筒和备用电池•身份证件复印件•每人每天4升饮用水•处方药物•电池供电收音机•保险单据•婴儿食品和特殊饮食需求•眼镜和隐形眼镜•哨子（求救信号）•银行账户信息•消毒用品•手机充电器和备用电源•适量现金（小额纸币）应急准备包应放在容易拿取的位置，定期检查更新过期物品为特殊需求人群（老人、婴幼儿、残障人士）准备额外物资学校与社区的龙卷风演练学校龙卷风演练要点•定期组织，每学期至少2次•明确指定避难区域（内部走廊、地下室）•教导学生正确的防护姿势•设计无障碍路线，照顾特殊需求学生•演练后进行评估和改进社区演练活动•社区警报系统测试学生参与龙卷风避难演练•组织居民熟悉公共避难所位置•培训社区志愿者担任应急协调员•特别关注老人、残障人士等弱势群体通过定期演练，提高公众对龙卷风警报的反应速度和避难效率，形成条件反射式的安全行为模式气象部门与公众沟通移动预警通过手机短信、专用应用程序推送龙卷风预警信息，实现精准到人的警报发布现代智能手机系统内置紧急警报功能，无需安装额外应用即可接收传统媒体广播和电视仍是龙卷风预警的重要渠道，特别是对于没有智能手机的人群气象部门会中断常规节目播出紧急预警应准备电池供电的收音机作为备用社交媒体微博、微信等社交平台已成为灾害信息传播的重要渠道官方气象账号实时更新，公众可快速转发扩散同时要警惕虚假信息，以官方发布为准社区警报系统高危地区设置警报器，发出高分贝警报声居民听到警报后应立即寻求避难现代系统可远程控制，并发出不同警报声区分不同灾害类型龙卷风的科学研究进展数值模拟技术高性能计算机现在能够模拟龙卷风的形成和演变过程，分辨率达到米级这些模拟帮助科学家理解龙卷风内部复杂的气流结构和动力学过程，包括•多尺度相互作用•涡旋力学•边界层动力学这些研究成果正在改进预报模型，提高预警的提前量和准确性新型观测技术双多普勒雷达、移动雷达和无人机技术极大地提高了对龙卷风的观测能力•可穿透降水观测内部结构•高分辨率风场和气压场观测•更安全地收集龙卷风内部数据龙卷风与气候变化的关系频率变化强度影响12研究表明，气候变化可能不会增加龙卷风的总体数量，但可能导致全球变暖可能增加大气中的能量和水汽含量，为强烈龙卷风提供更龙卷风活动更加集中，出现爆发式龙卷风事件的可能性增加多燃料，潜在地增加高强度龙卷风（EF3-EF5）的比例地理分布季节变化34龙卷风活动区域可能东移和北移，使得传统上龙卷风较少的地区面龙卷风季节可能延长，早春和晚秋的龙卷风活动增加非传统季节临增加的风险，这些地区的建筑标准和公众意识可能尚未准备好应的龙卷风往往造成更多伤亡，因为公众警觉性较低对科学家强调，龙卷风与气候变化的关系非常复杂，需要更多长期观测数据来确定明确的趋势无论如何，加强防灾减灾能力建设是应对未来风险的关键龙卷风路径与气象雷达图对比雷达图特征路径特征钩状回波超级单体雷暴的典型特征，宽度变化龙卷风路径宽度通常为数十是龙卷风可能形成的信号至数百米，但强龙卷风可达1-2公里多普勒速度场显示旋转气流，出现速度对（相邻的靠近与远离雷达的气流）长度变化典型龙卷风路径长几公里到几十公里，极端情况可达100多公里碎片球龙卷风将碎片卷入空中形成的雷达特征跳跃现象部分龙卷风会抬起后再次接触地面，形成不连续路径气象学家利用这些特征提前识别龙卷风风险，为预警系统提供科学依据路径分析也有助于理解龙卷风行为和改进预报模型国际龙卷风灾害管理经验美国联邦紧急事务管理署（）日本气象厅（）澳大利亚紧急管理局FEMA JMA美国作为龙卷风高发国家，建立了最完善的日本虽龙卷风较少，但防灾体系先进澳大利亚应对多种极端天气的经验灾害管理体系•密集的雷达网络覆盖全国•开展准备行动周全国性活动•建立国家龙卷风数据库，分析历史数据•手机紧急预警系统自动推送•建立社区为本的灾害管理网络•实施安全屋计划，资助风暴避难所建•将龙卷风纳入综合灾害应对框架•开发针对原住民的多语言预警系统设•学校定期开展多灾种联合演练•农村地区特别预警和响应机制•开发集成公共警报与响应系统•制定详细的灾后恢复援助计划国际经验表明，成功的灾害管理需要科学、技术、教育和社区参与的紧密结合，并且应当因地制宜，考虑当地特点龙卷风灾后心理援助灾后常见心理反应创伤后应激障碍（PTSD）反复回忆灾害场景，做噩梦，对类似情境产生强烈恐惧急性应激反应短期内出现的麻木、情绪波动、焦虑或抑郁哀伤反应因失去亲人、家园或财产而产生的悲伤和失落生存者内疚对自己幸存而他人遇难感到内疚社区心理重建社区层面的心理支持同样重要，通过集体活动重建社会联系•组织社区重建活动，增强归属感心理援助策略•建立支持小组，分享经历和情感•恢复社区日常仪式和传统活动•及早识别高风险人群•提供专业心理咨询服务•组建危机干预团队•为儿童提供适龄心理支持•训练教师和社区工作者识别心理问题龙卷风相关词汇与表达气象术语等级与测量预警与防护漏斗云（funnel cloud）从云底延伸但未增强藤田等级（Enhanced FujitaScale）龙卷风观察（tornado watch）条件有利接触地面的旋转云柱EF0-EF5等级于龙卷风形成超级单体（supercell）具有持续旋转上升风速（wind speed）每小时公里数龙卷风警报（tornado warning）已观测气流的强雷暴（km/h）或英里数（mph）到龙卷风中气旋（mesocyclone）超级单体内部的路径宽度（path width）龙卷风影响带的避难所（shelter）龙卷风避险场所旋转气流宽度应急预案（emergency plan）针对灾害的钩状回波（hook echo）雷达上呈钩状的持续时间（duration）龙卷风从形成到消准备计划回波特征散的时间掌握这些术语有助于准确理解气象预报和预警信息，提高对龙卷风的科学认识，增强防灾意识课堂互动龙卷风知识问答010203龙卷风形成需要哪两个气流的交汇？最强烈的龙卷风属于哪个等级？龙卷风发生时，应该躲在哪里？答案暖湿空气和冷干空气答案EF5级答案地下室、无窗内室或楼梯间0405龙卷风警报（）意味着什么？雷达上哪种回波特征常与龙卷风相关？Warning答案已观测到龙卷风，需立即避险答案钩状回波（Hook Echo）通过问答互动，帮助学生巩固龙卷风相关知识，提高课堂参与度和学习兴趣教师可以根据学生回答情况，进一步解释相关概念，澄清常见误解多媒体资源推荐纪录片动画视频网站资源•《风暴追逐者》——记录专业气象人员追踪•《龙卷风形成过程》——3D动画展示龙卷风中国气象局www.cma.gov.cn龙卷风的过程形成原理美国国家气象局www.weather.gov•《大自然的愤怒龙卷风实录》——展示真•《安全避险指南》——针对不同场景的避险龙卷风历史数据库实龙卷风灾害案例动画演示www.tornadohistoryproject.com•《龙卷风内部》——科学探索龙卷风形成机•《龙卷风等级解析》——直观对比不同强度制龙卷风的破坏力这些多媒体资源可作为课堂教学的补充材料，也可推荐给学生进行自主学习教师应提前观看筛选，选择科学准确、适合学生年龄段的内容教学总结课程要点回顾科学认知危害认识了解龙卷风的形成机制、结构特征和认识龙卷风的破坏力和多重灾害特分类等级，建立对这一自然现象的科性，提高对龙卷风危险性的警觉学认识安全防护掌握龙卷风预警信号、避险场所选择和正确的防护姿势，提高自救互救能力三大关键行动预警及时关注气象信息，识别危险信号避险选择安全场所，采取正确防护姿势准备提前准备应急物资，制定家庭避险计划科学认知和防护意识是应对龙卷风最有效的工具通过教育和准备，我们可以显著降低龙卷风带来的伤害课后作业与延伸阅读123家庭龙卷风安全计划龙卷风案例分析龙卷风科普宣传编写一份针对自己家庭的龙卷风应急计划，选择一个历史上的龙卷风案例，分析设计一份龙卷风科普宣传材料包括•形成原因和气象条件•可选形式海报、手册、短视频•家中最安全的避难场所•造成的损失和影响•针对特定人群（如儿童、老人）•应急联系方式和集合地点•预警系统的表现•包含基本知识和安全提示•应急物资清单•从中学到的经验教训•使用简洁明了的语言和图示•特殊需求家庭成员的照顾方案延伸阅读推荐•《龙卷风科学与防护》——中国气象出版社•《自然灾害应急手册》——人民教育出版社•《极端天气与气候变化》——科学普及出版社•《气象灾害预警与应对》——高等教育出版社谢谢观看！保护生命，防范龙卷风灾害从你我做起学习知识做好准备社区共建了解龙卷风的科学原理和危害特性提前准备应急物资和避险计划参与社区防灾演练和宣传活动防灾减灾，人人有责让我们共同努力，提高全社会的防灾意识和能力！。