知识 | 气候对马拉松成绩的影响

影响马拉松成绩的因素

运动生理学家们认为，马拉松成绩的决定性因素有三个：最大摄氧量(VO2max)、乳酸阈值(AT)、跑步经济性(RE)[1]。除了这些内在因素，跑步表现还受到多种外在因素影响，例如气候环境、比赛地形、破风策略、跑鞋、补给等等。

在耐克破2计划中，这些外在因素都需要被考虑，任何一个细节哪怕0.1%的提升都至关重要。

基普乔格2019年在奥地利维也纳跑进2小时，这是耐克团队在全球范围内查找得到的最佳气候环境。那么影响成绩的气候参数包括哪些呢？

一、影响成绩的气候参数

气候环境对运动表现的影响因素包括温度(℃)、湿度(%)、风速(km/h)、太阳辐射量(W/m²)、降水量(mm)、风向(顺风、逆风)、气压(hPa)、空气污染(ug/m³)等[2]。

其中，前四个参数和热应激相关，它们可以通过改变人体产热、散热功能对运动表现产生影响，因此被研究最多。

延伸阅读：知识|炎热天气，怎么跑？

人体核心温度公式

运动时身体必须散发热量维持核心温度平衡，使核心温度不超过上限(一般是40℃)。炎热环境下，温度和太阳辐射量会增加人体核心温度，身体的保护机制迫使运动能力下降，从而限制由于运动产热使核心温度升高的量[3]。

此外，炎热环境下，汗液蒸发和空气对流是人体的主要散热方式。这两种方式受到了空气湿度和风速的影响，高湿度会大大降低汗液蒸发散热的效率，低风速也会减弱空气对流散热的效率。

二、热应激指标

为了方便进行比较和分析，将这些气候环境参数合并为一个会比较方便，因此科学家们开发了很多单一指标来衡量气候产生的热应激，例如湿球黑球温度(WBGT)、生理等效温度(PET)、通用热气候指数(UTCI)、热指数(HI)等[4]。

1950年，美国海军陆战队为了防止在炎热环境下训练产生热疾病而开发了WBGT，后来它的使用范围越来越大。WBGT被研究人员当作容易测量的热应激指数，常用于高温环境工作的健康和安全指南，也被用于需要长时间持续的运动(例如马拉松)。

传统WBGT由三个温度元件测量，包含一个黑球温度计(Tg)，代表受太阳辐射、风速(不考虑风向)的综合影响；一个湿球温度计(Tnwb)，代表受湿度、太阳辐射、风速的综合影响；一个干球温度计(Ta)，是天气预报中的标准温度。WBGT是三者的加权平均值。

湿球黑球温度(WBGT)

但由于仪器昂贵，操作复杂，美国运动医学会建议采用简化的WBGT指数。使用标准天气预报中的温度和湿度，并假设中等晴天和低风速条件，来估计WBGT。该值会高估太阳辐射量低(多云)时的WBGT，也会低估太阳辐射量高时的WBGT。

三、气候对马拉松成绩的定量影响

气候损害马拉松成绩这是显而易见的，但是会影响多少？不同研究显示了3%-14%的较大差异。基普乔格在2018年柏林马拉松比赛创造的世界纪录，当时的WBGT是17℃。根据Ely提供的计算方法，如果WBGT是25℃，那么他会多花3分16秒，成为世界第七[5]。

目前的共识是WBGT和马拉松成绩构成平方模型，超过最佳比赛温度后，随着温度增加，成绩快速下降。在最佳温度以下时，马拉松成绩也受到了损害(本篇没有讨论低温的影响)。最佳比赛温度通常认为是在7.5℃至15℃ WBGT [6]。

WBGT和马拉松成绩的平方模型

另外，相同WBGT对不同能力、性别的跑者影响不同，跑者能力越差受到的影响越大，男性比女性受到的影响更大。有研究统计了1936 年至 2019 年间在 42 个国家举办的 1258场比赛数据，设计了下面表格，可以查到不同热应激条件和运动能力下，马拉松成绩会受到多少损害[6]。

不同热应激条件和运动能力，成绩受到的损害

遗憾的是，该表格只给出了破三跑者的数据，对于能力在三小时以外的跑者，可以根据以下方法简单预测自己的成绩：WBGT在15°C以上时，每增加1度，在自己能力的基础上完成马拉松时间多花0.2%。

了解气候对表现的影响，在选择比赛时要将这些因素考虑在内，提前做好应对热应激的准备。在已经确定比赛的情况下，根据气候环境调整自己预期的比赛成绩，并降低平均配速防止被拉爆，是比较合理的策略。

文/运科组/ZY

参考文献

1.Venturini E, Giallauria F. Factors Influencing Running Performance During a Marathon: Breaking the 2-h Barrier[J]. Frontiers in Cardiovascular Medicine, 2022, 9: 856875.

2.El Helou N, Tafflet M, Berthelot G, et al. Impact of environmental parameters on marathon running performance[J]. PloS one, 2012, 7(5): e37407.

3.Cheuvront S N, Haymes E M. Thermoregulation and marathon running: biological and environmental influences[J]. Sports medicine, 2001, 31: 743-762.

4.Kong Q, Huber M. Explicit calculations of wet‐bulb globe temperature compared with approximations and why it matters for labor productivity[J]. Earth's Future, 2022, 10(3): e2021EF002334.

5.Ely M R, Cheuvront S N, Roberts W O, et al. Impact of weather on marathon-running performance[J]. Medicine and science in sports and exercise, 2007, 39(3): 487-493.

6.Mantzios K, Ioannou L G, Panagiotaki Z, et al. Effects of weather parameters on endurance running performance: Discipline-specific analysis of 1258 races[J]. Medicine and Science in Sports and Exercise, 2022, 54(1): 153.