晉江國(guó)際馬拉松賽氣象條件分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估*

楊舒琳 王聰曉 葉曉冰

(1.福建省晉江市氣象局，福建 泉州 362200；2.福建省永春縣氣象局，福建 泉州 362600)

馬拉松是國(guó)際上非常普及的長(zhǎng)跑比賽項(xiàng)目，晉江國(guó)際馬拉松賽從2016年起至今已連續(xù)舉辦了五屆，由中國(guó)田徑協(xié)會(huì)、福建省體育局和晉江市人民政府聯(lián)合主辦，已成為我國(guó)最具影響力和國(guó)際知名度的馬拉松賽事之一，也是晉江的大型品牌賽事之一。2019年晉江文旅國(guó)際馬拉松賽有來自中國(guó)、加拿大、法國(guó)等20個(gè)國(guó)家和地區(qū)的近1.5萬名運(yùn)動(dòng)員參賽，是一場(chǎng)高規(guī)格、大規(guī)模、高質(zhì)量的賽事。

晉江國(guó)際馬拉松比賽路線大部分位于市區(qū)交通要道和大型商業(yè)廣場(chǎng)范圍內(nèi)，人員密集、交通環(huán)境復(fù)雜且全程均位于室外。氣象條件是影響馬拉松賽事舉辦的重要因素，Timo Vihma[1]統(tǒng)計(jì)分析了1980—2008年斯德哥爾摩馬拉松比賽成績(jī)與天氣的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)氣溫、風(fēng)速、相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度、太陽長(zhǎng)短波輻射及降雨均會(huì)影響參賽者的成績(jī)；翁錫全等[2]、趙婧姝等[3]分析了氣候條件對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)現(xiàn)霧濕天氣對(duì)運(yùn)動(dòng)能力有不利影響，環(huán)境溫度和濕度對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的負(fù)面影響有協(xié)同作用；武雪蓮[4]分析了近10年來世界著名馬拉松賽事的競(jìng)賽成績(jī)和同期天氣數(shù)據(jù)，確定出各氣象因子在不同類別下對(duì)馬拉松比賽成績(jī)影響的差異。因此氣象服務(wù)保障被列為馬拉松賽事的重點(diǎn)任務(wù)之一。

馬拉松全程距離為42.195km，比賽時(shí)長(zhǎng)為2～5小時(shí)，屬于高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)[4]。馬拉松賽程是對(duì)人類體能的極限挑戰(zhàn)，對(duì)專業(yè)技能和身體素質(zhì)要求較高，其成績(jī)受氣象因素影響也很大。不同天氣對(duì)馬拉松比賽的籌備、開展及完賽都有很大影響，晉江國(guó)際馬拉松賽的氣象服務(wù)工作是晉江氣象服務(wù)的重要任務(wù)之一，做好賽事氣象服務(wù)具有重要意義。根據(jù)賽事主辦方要求，鑒于前期地方政府已綜合考慮各方因素確定賽事舉辦月份在12月，本文主要分析晉江12月份天氣氣候特征，確定12月內(nèi)馬拉松賽的最佳比賽時(shí)間，為主辦方提供決策建議。

1 資料來源

利用晉江國(guó)家氣象觀測(cè)站1960—2020年近61年12月逐日氣溫、風(fēng)速、相對(duì)濕度、降水量等氣象觀測(cè)資料以及2005—2020年12月逐小時(shí)的氣溫、風(fēng)速、相對(duì)濕度、降水量等觀測(cè)資料。雷暴、冰雹、大霧、大風(fēng)、中雨及以上降水等高影響天氣通過統(tǒng)計(jì)分析晉江國(guó)家站近61年年報(bào)表文件及逐日降水觀測(cè)資料獲得。

2 氣象因素對(duì)馬拉松賽的影響

與馬拉松比賽密切相關(guān)的氣象要素有平均氣溫、最高氣溫、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、最大風(fēng)速和降水量等，基于國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的相關(guān)研究結(jié)論以及夏廉博[5]、John Humphreys[6]等論著的研究成果，本文總結(jié)出以下氣象要素閾值標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 氣溫

研究表明，馬拉松比賽受溫度影響很大，高溫天氣不利于馬拉松運(yùn)動(dòng)員真實(shí)水平的發(fā)揮。氣溫偏高，運(yùn)動(dòng)員出汗太多，會(huì)導(dǎo)致流失大量水分和礦物質(zhì)，體能消耗加大，易導(dǎo)致中樞神經(jīng)疲勞，肌肉活動(dòng)能力降低。氣溫偏低，運(yùn)動(dòng)員會(huì)誘發(fā)運(yùn)動(dòng)性哮喘；肌肉活動(dòng)不開，筋腱緊張，易扭傷；身體僵硬造成動(dòng)作不協(xié)調(diào)，不利于提高成績(jī)[7]。

氣溫適宜，則體能效率高，有助于運(yùn)動(dòng)員充分發(fā)揮自身水平，最適宜氣溫約為15～22℃[7]。

2.2 相對(duì)濕度

相對(duì)濕度會(huì)影響體熱散發(fā)、排汗和鹽分及水的代謝。馬拉松是需氧量和排汗量都較大的運(yùn)動(dòng)，濕度過大，人體排汗和散熱能力下降，運(yùn)動(dòng)員易感到郁悶、疲勞，加大體能消耗，造成運(yùn)動(dòng)能力降低。濕度較低則導(dǎo)致排汗量增多，運(yùn)動(dòng)員易感到干渴，甚至發(fā)生脫水現(xiàn)象，使呼吸道受損。馬拉松比賽適宜的濕度是30%～60%，最適宜的濕度條件為 50%～60%[7]。

2.3 風(fēng)速

風(fēng)速會(huì)影響人的呼吸、新陳代謝、能量消耗等，進(jìn)而影響體能的發(fā)揮[7]。風(fēng)速對(duì)馬拉松比賽是雙刃劍，較小的風(fēng)速通常有利于蒸發(fā)排汗，而較大的風(fēng)速會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽成績(jī)?cè)斐蓢?yán)重不利影響，影響馬拉松比賽的風(fēng)速為大于8 m/s的強(qiáng)風(fēng)[8]，較適宜的風(fēng)速范圍是2～5m/s[9]。

2.4 降水

降水對(duì)比賽的影響取決于降水量的大小，大雨影響運(yùn)動(dòng)員的發(fā)揮，從而影響成績(jī)，小雨則更有助于創(chuàng)造好成績(jī)[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 晉江市12月天氣氣候背景及最佳比賽日期的選定

利用晉江國(guó)家觀測(cè)站1960—2020年近61年12月逐日氣象觀測(cè)資料進(jìn)行分析，晉江市近61年12月逐日氣溫均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(圖1a)，逐日平均氣溫約在13～16.5℃范圍內(nèi)，最高氣溫基本在16～21℃范圍內(nèi)，均滿足馬拉松比賽適宜溫度13～25℃的條件；分析風(fēng)速的范圍(圖1b)，平均風(fēng)速在3.8m/s以下，滿足馬拉松賽的條件，最大風(fēng)速在7m/s以下，未達(dá)到影響馬拉松比賽的強(qiáng)風(fēng)速值。

逐日降水概率顯示(圖1d)，晉江市12月份的降水概率均小于30%，其中1～7日、9～13日、15～20日三個(gè)時(shí)段的降水概率都在20%以下；逐日平均降水量分析表明(圖1c)，除9日、13日、30日外，其余時(shí)段降水量均小于2mm，而微量降水是馬拉松賽取得好成績(jī)的理想指標(biāo)[10]。

(a)晉江市12月逐日氣溫分布 (b)晉江市12月逐日風(fēng)速分布

從相對(duì)濕度方面考慮(圖略)，12月的逐日白天時(shí)段(08～20時(shí))平均相對(duì)濕度基本在 57%～65%間，其中1～8日、22～25日兩個(gè)時(shí)段的相對(duì)濕度值均在60%以下，而逐日最小相對(duì)濕度則均在50%～60%。

綜上分析，12月的氣溫、風(fēng)速滿足馬拉松比賽的條件，相對(duì)濕度，降水是影響12月份晉江市馬拉松比賽需考慮的主要?dú)庀笠兀C合逐日白天時(shí)段相對(duì)濕度及逐日降水概率、平均降水量的變化，建議馬拉松賽安排在12月1～7日舉行。

3.2 晉江市馬拉松賽時(shí)間的選定

從2005—2020年12月逐小時(shí)的平均氣溫分布可以看出(圖2a)，氣溫最低值出現(xiàn)在每日上午6～7時(shí)，氣溫最高值出現(xiàn)在午后14時(shí)，氣溫在13～18℃內(nèi)波動(dòng)；由平均風(fēng)速的分布可見(圖2b)，每日逐小時(shí)風(fēng)速均小于3.5m/s，而逐小時(shí)相對(duì)濕度則在55%～70%內(nèi)波動(dòng)(圖2c)，10～16時(shí)濕度值均小于60%。從小時(shí)降水概率的分布狀況可見(圖2d)，逐時(shí)降水概率在4%～7%范圍內(nèi)，一日當(dāng)中逐時(shí)降水概率都很低，10～17時(shí)的降水概率均不大于5%。

(a)晉江市12月逐小時(shí)氣溫分布 (b)晉江市12月逐小時(shí)風(fēng)速分布

根據(jù)往年比賽情況，馬拉松比賽持續(xù)時(shí)間一般不超過5小時(shí)，另外考慮到10時(shí)前相對(duì)濕度值僅略偏高于馬拉松賽適宜濕度上限值。綜合分析，建議馬拉松比賽安排在9～16時(shí)較適宜，其中9～10時(shí)相對(duì)濕度偏高在5%范圍內(nèi)，且此時(shí)已日出，氣溫逐漸上升，人體感覺較為舒適，對(duì)賽事影響不大；比賽選擇在上午10時(shí)開始為最優(yōu)，此時(shí)氣溫15.6 ℃左右，相對(duì)濕度為60%，降水概率僅5%，較為舒適。

根據(jù)馬拉松賽事對(duì)氣象條件的需求，通過以上對(duì)晉江市12月日期、時(shí)間的篩選，可基本確定12月1～7日及9～16時(shí)為最佳比賽時(shí)間段。

3.3 最佳比賽時(shí)間段內(nèi)的高影響天氣及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

分析統(tǒng)計(jì)晉江市1960—2020年近61年間12月可能出現(xiàn)的高影響天氣及其出現(xiàn)頻率，定義發(fā)生頻率在2%及以下的為風(fēng)險(xiǎn)極低，2%～20%的為風(fēng)險(xiǎn)較低。

3.3.1 雷暴、冰雹

短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣會(huì)產(chǎn)生雷暴、冰雹等災(zāi)害性天氣，會(huì)對(duì)馬拉松比賽的參賽運(yùn)動(dòng)員造成威脅，此種情形，通常會(huì)中止比賽[7]。統(tǒng)計(jì)晉江地區(qū)1960—2020年間歷年12月雷暴的出現(xiàn)頻率，61年間晉江12月平均雷暴日數(shù)為0.08天，出現(xiàn)雷暴的概率為0.3%，說明12月出現(xiàn)雷暴概率極少，發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)極低。歷年12月則未出現(xiàn)過冰雹。

3.3.2 大霧

霧的大小直接影響能見度的高低；能見度低會(huì)造成運(yùn)動(dòng)員視線障礙而行為出錯(cuò)[7]。有霧時(shí)，運(yùn)動(dòng)員會(huì)因吸入過多的水汽而影響氧氣的攝入，氣體交換功能下降，導(dǎo)致體能受限，從而影響比賽成績(jī)[7]。統(tǒng)計(jì)可得，晉江12月平均大霧日數(shù)為0.5天，出現(xiàn)概率為2%，發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)極低。

3.3.3 5級(jí)及以上大風(fēng)

統(tǒng)計(jì)晉江地區(qū)1960—2020年間12月8m/s(5級(jí))及以上最大風(fēng)的出現(xiàn)頻率，平均日數(shù)為5.9天，出現(xiàn)概率為19%，發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較低。

3.3.4 中雨及以上(含暴雨)

統(tǒng)計(jì)歷年數(shù)據(jù)，晉江61年來12月出現(xiàn)中雨及以上共58天，出現(xiàn)時(shí)段主要集中在12月中下旬(占89%)，平均日數(shù)為0.95天，出現(xiàn)概率為3%，發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較低；出現(xiàn)暴雨及以上共3天，分別出現(xiàn)在9日、13日、25日，平均暴雨日數(shù)(日平均降水量為73mm)僅為0.05天，出現(xiàn)概率為0.2%，發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)極低。

綜上所述，12月作為向初冬季節(jié)轉(zhuǎn)換的時(shí)期，天氣條件相對(duì)穩(wěn)定，該時(shí)期除中雨及以上降水，5級(jí)及以上大風(fēng)災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)為較低外，其他高影響天氣發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)均極低，比較適合馬拉松賽事的舉辦?？赡苡绊戱R拉松賽的天氣主要是大風(fēng)天氣和中雨及以上降水。

4 結(jié)論

①通過統(tǒng)計(jì)分析1960—2020年晉江市12月份主要?dú)庀笠胤植迹x定晉江國(guó)際馬拉松最佳比賽日期為12月1～7日。

②晉江國(guó)際馬拉松賽安排在9～16時(shí)較適宜，并且選擇在上午10時(shí)開始為最優(yōu)，此時(shí)相對(duì)濕度為60%，氣溫在15.6℃左右，降水概率僅5%，天氣條件比較舒適。

③在馬拉松開跑后的3～5小時(shí)比賽時(shí)段里，氣溫約在 15～18 ℃ 范圍內(nèi)，相對(duì)濕度在56%～60%之間變化。

④分析歷史氣候資料，晉江國(guó)際馬拉松最佳比賽時(shí)間段內(nèi)，出現(xiàn)雷暴、冰雹、大霧、暴雨等高影響天氣的風(fēng)險(xiǎn)極低，發(fā)生中雨及以上降水、5級(jí)及以上大風(fēng)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)較低，天氣條件總體有利于運(yùn)動(dòng)員正常發(fā)揮競(jìng)技水平。另外，主辦方需采取適當(dāng)措施做好防范大風(fēng)及中等強(qiáng)度以上降水的準(zhǔn)備。

⑤馬拉松比賽是對(duì)氣象要素和天氣條件較為依賴的一種戶外大型運(yùn)動(dòng)賽事[11]。提前評(píng)估馬拉松賽時(shí)段內(nèi)的氣象要素及高影響天氣發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，分析氣候條件，是做好賽事氣象保障服務(wù)工作的重要前提，同時(shí)也為地方政府和賽事主辦方確定最終比賽時(shí)間段，并采取相應(yīng)的高影響天氣防范措施提供了重要依據(jù)。