文摘

香港渣打马拉松,每年举行一次,是最受欢迎的国际马拉松赛事之一。其主要特点是高密度城市环境设置城市地区,半封闭式的隧道,和悬索桥,成群的跑步者,有一个影响小气候的马拉松。这项研究集中在评估和比较温度和蒸汽压力的变化(相对于相对湿度)对跑步者的人群,或从众效应,在两个不同的环境设置在马拉松过程:半封闭式的(隧道)与开放空间(吊桥)。一系列的小iButtons被部署在战略位置的过程进行实时测量温度和相对湿度。发现羊群效应存在不同程度的半封闭式的和开放的设置。各种环境差异也起到一定的作用在改善或放大的气候影响群跑步者。我们的研究表明,小气候变化在不同环境设置和人群条件可以对运动员产生影响。这个新知识可以通知马拉松路线的设计。它还建立的可行性采用iButton日志传感器广泛的部署和监控气象情况。

1。介绍

全世界有超过500的马拉松比赛每年举行一次,与竞争对手从精英马拉松运动员业余运动员(1]。每一个马拉松是具有挑战性的课程设计和环境通过它传递的路线。日益流行的马拉松促使研究气象条件对跑步者的影响。先前的研究主要是基于统计分析过去的马拉松数据量化天气条件对性能的影响或完成时间的跑步者2- - - - - -6]。

人类最明显的效果是在高楼林立的地区发现的小气候,这局部小气候可能变得更加明显当运动员是紧密聚集在移动包或“牛群”[7,8]。除了人为影响小气候的成群的跑步者,地形,景观,城市配置和气象条件将有助于小气候以及马拉松路线(9),这可能会影响人体热舒适水平(10和每个运动员的表现。然而,缺乏研究探索可能影响小气候变化的马拉松式的课程,尤其是在事件在这样困难的条件下举行的香港市区。

香港渣打马拉松的签名国际体育赛事之一,香港每年举行一次,记录进入者从1000年的1997人增长到70000年的2012 (11]。事件路线是局限于城市地区通过各种类型的城市形态和地形。路线经过商业建筑密度高的地区,许多建造结构不通常有行人通道,如封闭隧道、分裂的公路、桥梁和开销。

众所周知,温度和较高的湿度有负面影响运动员由于减少热损失和相应的增加体温(8,12]。在温暖的环境下,马拉松运动员对体温调节的控制可能会减少(5,13),生理上和热损失的跑步者会恶化的平行增加代谢热产生相对较高的环境温度下的运动。Febbraio [14]表明,肌内的温度将上升的比例增加的工作负载和代谢率也会放大在运动和热应力。是常见的跑步者患中暑、热应力等热疾病(15,16]。几个年轻的跑步者倒在中间的2012年香港马拉松跑,和一个被报道死(17]。除了加热时锻炼,代谢热排放从周围的人在人群中也能影响热舒适和/或压力(7]。

吹(7)建立了“企鹅效应”来说明生理变化对人们在拥挤的情况。他认为拥挤会减少热损失在人群中个体的能力锻炼,生理热应力将放大如果人群进行物理或情感活动加剧。他还声称,热量将人转移到环境。类似的研究由De Freitas et al。18所带来的量化和模拟热负荷在一群运行。很明显,一个跑步者的热负荷锻炼的人群会增加大量相比单独运行。此外,Montain et al。8承认慢或休闲跑步精英相比,跑步者将遭受进一步性能不足在温暖的天气。他们认为,慢的跑步者会暴露时间运行环境和更有可能接近其他跑步者。将意味着,他们将运行在一个小气候,往往比表示天气温暖。本文的影响热量保留在一个移动的人群被描述为一个人的“羊群效应”与“企鹅效应”,描述热量保留在个人的影响在一个固定的人群。

针对热运动引起的热应力的可能性高环境温度和过热造成的不良健康影响保留个人在人群中,本研究着重于评估上述现象在半封闭式的和开放的空间。它提供了经验证据的“羊群效应”在不同的小气候环境设置在马拉松路线。

2。材料和方法

2.1。背景和研究区域

香港有一个潮湿的亚热带气候(Koppen分类公告,夏季湿热,冬季温和。大多数夏日高湿度与热空气来自西南,创建本地热不适。香港渣打马拉松通常是在冬末或早春最小化跑步者不适。全程马拉松遵循其著名的城市路线在尖沙咀弥敦道开始和完成在铜锣湾维多利亚公园11)(图1)。课程遵循主要高速公路和经过三个隧道(南湾、长青,西方港口)和三座桥(昂船洲,青马,和汀九)。2012年,马拉松从0530年到1300年2月5日举行。那天天气很平静与光东北风风和温暖比平均空气温度和蒸汽压力从16°C到22°C 25.1和13.6 hPa hPa分别据香港天文台(19]。2月日平均气温15.0°C到18.9°C之间,和日常蒸汽压力是15.4 hPa (19]。

两个研究位置代表一个开放的区域(网站)和半封闭式的空间(Site B)(图1和表1)被用来检查可变性在热环境和小气候条件马拉松。相机用鱼眼镜头的镜头在两个站点来拍照计算它们的天空视图因素(SVF)使用雷曼模型由Matzarakis et al。20.]。网站是昂船洲大桥,吊桥在水面上位于8公里马拉松的路线。这是完全暴露没有植被覆盖天空,可见表1)。Site B的长青隧道、24公里马拉松路线;该网站是一个穿透固体花岗岩青衣岛的负担。1.6公里长的隧道半封闭式的(没有可见的天空,表1)双车道和三车道由天桥连接和桥在另一端21]。

两种类型的数据收集在这些网站:气象数据和跑步。

2.2。气象数据

监控小气候条件,干球温度和相对湿度监控使用的无线温度测量系统,在Thermochrons iButton(类型DS1923;格言/达拉斯半导体公司,美国)。iButton是一个小的和持久的温度/湿度传感器配备一个数据记录器(图2(一个))。由制造商规定的温度和相对湿度精度±1°C,热响应时间130秒和±5%的30秒的响应时间,分别。所有iButtons一直在校准和测试,利用冰和温水洗澡,以确保所有的iButtons在±1°C的准确性。值得注意的是,大多数人在±0.5°C,它是在规定的精度。两个iButtons (A1和A2)安装在网站a A1是在中间的桥,是一个完全开放的区域(图3(A1))。A2,另一方面,在向陆地,部分被高楼大厦包围两侧(图3(A2))。由于复杂的半封闭式的隧道小气候,三个iButtons (B1, B2, B3)放在站点b B1隧道的入口处有郁郁葱葱的植被与天桥(图3(B1)),网站B2位于中间的隧道(图3(B2)),网站B3附近隧道的出口导致的吊桥是完全暴露(图3(B3))。有飞机风扇安装在天花板的隧道纵向通风。

每个iButtons发病被安置在一个流浪汉RS3太阳辐射屏蔽和安装在一个标准的一米高交通锥(图2 (b))。传感器将一分钟间隔测量空气温度和相对湿度。此外,一分钟气象数据来自附近的青衣南自动气象站(见图1)。气象站由香港天文台(HKO)和被Siu哈特(22]作为开集块(BCZ5)利用当地气候区(LCZ)景观分类系统23]。这些官方测量作为控制iButtons收集的数据。

2.3。跑步者数量

总共有12105记录为全程马拉松参赛者在2012年(11]。交错在0645年和0715年开始时间用于管理大量的跑步者。几个时间垫被马拉松组织者在分裂或定位追踪跑步者在比赛的转折点。个人跑步的时间账户用于模型成群的跑步者在不同时刻与小气候数据在相应的时间间隔。

2.4。方法的分析

一分钟温度()和湿度(RH_IB)现场iButton传感器收集的数据(开放空间)和站点B(半封闭式的空间)比较对相应的一分钟HKO气象数据以青衣南气象站(和)开发温差()。每个位置的温度差异被绘制在一分钟间隔时间尺度。同一时期的成群的跑步者是建模的时间记录个人基于可用的跑步计数数据。借助全球定位系统设备,跑步者数量对时间尺度映射到检验羊群效应在每个站点上,有两种截然不同的环境设置。

湿度数据被用来计算蒸汽压力(副总裁)、绝对测量大气湿度不依赖于温度的。计算蒸汽压力比较在女童教育活动官方数据计算开发蒸汽压力差异()。每个站点的蒸汽压力差异是绘制在计时间隔的时间规模和相关群跑步者检查群对大气湿度的影响在不同的环境设置。

小气候条件(温度和蒸汽压力)在两个网站也对两组相比,羊群和牛群,使用学生的以及对羊群效应的进一步验证小气候条件。时间间隔超过十个跑步者(任意设置这项研究)放入组群和剩下的进组没有群。这个分组有效抢占一些精英运动员和非常缓慢的跑步者的影响结果的准确性。

3所示。结果

3.1。网站A-Stonecutters桥(开放空间)

马拉松开始在0645年与跑步者通过测量网站在昂船洲桥从起点(8公里)从0717年到0830年(图3)。图4说明了iButton读数之间的温差()和官方的温度读数(从青衣南气象站)。网站A1(橙色线)和A2(绿线),位于中间的一端附近1.6公里长的吊桥,分别经历了类似的趋势,与A2经历,平均高0.2°C温差控制的网站。图4也显示了两个批次的全程马拉松跑步者与交错启动时间达到昂船洲大桥网站在0730年和0810年。从0723年到0740年,0800年和0817年,成群的跑步者过桥超过每分钟100次。温差是平均0.5°C第一群跑过桥时;这种差异缩小后太阳上升了0700。第二群跑步的温差是不平均为0.3°C。

昂船洲大桥的小气候条件下进行两个场景:羊群和牛群。中定义的部分2。4,时间间隔超过10选手被添加到“群”组,剩下的时间间隔陷入“不群”。学生的的结果以及在表2揭示温度显著差异(在两个站点当运动员经过的小气候。A1和A2报道平均温差高0.2°C,在群路过。

图5显示了分时蒸汽压力差异与相对湿度读数来自iButtons ()和青衣南气象站()。的线图A1(橙色线)和A2(绿线)中产和退出的吊桥,分别显示类似的波动。然而,蒸汽压差在A2是平均0.4 hPa高于A1。在《纽约时报》第一群跑步穿过昂船洲大桥蒸汽压差在A2更加明显,平均0.5 hPa差,而0.1 hPa A1当第一群跑步穿过桥。A1和A2的蒸汽压差急剧上升(平均0.5 hPa和0.8 hPa, resp)。当第二个群。

结果学生的以及,见表2,揭示了重要的蒸汽压力差异群体通过A2 (),它位于一个吊桥,但不是在A1 (),位于中间的过长1.6公里。平均0.2 hPa更高的蒸汽压差与群观察到A2(近陆的一侧)与0.1 hPa在A1(中间的桥)表明露天循环的改善效果。

3.2。网站B-Cheung青隧道(半封闭式的空间)

iButtons B1、B2和B3位于入口,中心和退出的长青隧道如表所示1。iButton测量开始从0700年到1030年。图6显示了分时iButtons之间的温差()和官方温度(从青衣南气象站)读数。三行(红色为B1, B2绿色,紫色B3)注册不同的趋势和B3,测量在隧道的出口点,最高温度差异(),而平均为1.6°C B2在隧道的中心和1.0°C B1隧道的入口处。图6显示两个成群的跑步者通过长青隧道、交错开始时间的影响。同样明显的是,在0915年至0935年之间,一些跑步者从第一群已经开始慢下来与跑的快的第二群合并;隧道是超过一半(24公里)到42公里全程马拉松跑。时间间隔与成群的跑步者每分钟超过100出现间歇性地在0945年和1005年之间。

考虑到长青隧道喷射球迷安装天花板沿隧道纵向通风(21,24),温度差异在隧道的中心(B2)显示一个下降的趋势在跑步者的存在表明,通风系统可能在调节气流完成了它的任务。飞机球迷调节气流沿着一个方向疏散空气污染物和热隧道的尽头(25]。的情况非常不同的隧道。第一群之前跑步者走到隧道从0750年开始,隧道的中心温差(B2)平均1.4°C高于在两端(B1和B3)。隧道的入口(B1),与出口(B3),经历了一个第一40分钟温度下降时总跑步者每分钟呆在40岁以下。此后,温差的入口(B1)和出口(B3)波动在同一模式,B3平均1.0°C高于B1。温度差异与跑步者的数量似乎振荡的主要马拉松的一部分,除了跑步计数的第二个高峰。我们属性异常在隧道通风控制,通风气流,扰乱了羊群效应。

长青隧道检测的小气候条件下两个场景:羊群和牛群。结果在表2确认温度显著差异()这三个网站时,羊群和牛群。当网站羊群效应的影响下,平均气温差异0.3°C, 0.3°C,和0.6°C更高的观察B1, B2, B3,分别。

图7说明所有三个采样地点的蒸汽压力差异(在中心入口处B1, B2, B3,在出口处)隧道前表现出类似的趋势和价值观的第一群跑步者走到隧道。网站B2,中心的隧道,测量稳定增加蒸汽压力作为第一群跑步进入隧道在0830左右。蒸汽压力的区别从1.5 hPa继续上涨25分钟到6.0 hPa的最大。蒸汽压力下降之后第二群跑步者离开隧道。平均值为0.9 hPa比较差异和1.0 hPa高于官方数据被发现的隧道两端B1和B3。没有显著的波动在B1和B3跑步者的存在。

的结果以及在表2证实有显著差异在蒸汽压力与群和群B2 ()和B3 ()位于中心和出口的隧道,与平均差在2.1和0.1−hPa蒸汽压力,分别。没有观察到显著差异B1位于隧道的入口,与平均蒸汽压力差异0.01 hPa (),与群。

4所示。讨论

我们的研究提供了实证证据的半封闭式的小气候差异和开放部分马拉松路线。羊群效应是觉得在这两个设置,在半封闭式的设置影响打断了隧道通风控制。它出现,环境差异对改善或放大羊群效应产生影响。对于网站,代表完全开放的路线(如图4和5),温度和蒸汽压力差异的网站位于桥的结束(A2)高相比现场A1,位于中间的桥。A1在石匠中间的桥是一个完全开放的领域上面的水和拥有丰富的空气循环来抵消羊群效应(图3(A1))。A2,另一方面,部分被高楼大厦包围妥协风通风(图3(A2))。羊群效应,因此,更明显比A1在A2。换句话说,足够的风通风和接近一个大型水体(作为一个很酷的水槽)有效降低小气候城市化影响行人水平(26)和群体对跑步者的影响。

B3的情况在出口处的半封闭式的隧道(图3(B3))与A2附近的天桥。数据6和7显示温度和蒸汽压力差异在B3总是高于B1(隧道的入口)。前者导致了吊桥完全暴露(图3(B3)),而后者有郁郁葱葱的植被与高速公路(图3(B1)),展示冷却植被对小气候的影响(27,28]。也是有趣的注意,隧道的通风系统可能也起到了一定作用在调节温度差异而不是减少产生的蒸汽压力牛群,如图6和7。通风系统的气流增加可能造成蒸发冷却最初的温暖、潮湿的空气质量带来的隧道群跑步者。这种类型的通风系统设计疏散空气污染物(交通排放)和热在隧道内的空气质量和防火安全措施25]。在正常交通条件下隧道,通风设备的气流流动方向的交通,和系统可能偶尔关掉self-ventilate利用交通诱导活塞效应(24]。这项研究的一个主要限制条件是,我们无法得到明确的信息的操作系统事件期间,很难量化的确切影响通风系统在群上。

我们的研究也证实了小和低成本的实用价值iButtons广泛部署。负担得起的iButtons提供可靠的测量和一致的性能相比对官方数据从附近HKO气象站。类似于张的研究等。29日iButtons的准确性),在我们的研究是在±1°C列出的制造商。

我们在研究中注意一些方法论上的缺陷。首先,我们利用从附近的气象站气象数据管理的女童教育活动来计算小气候差异。然而,我们无法单独明显的羊群效应日日出0700后温室效应。其次,我们模仿跑步计数时间账户的个人跑步者。派生值可能不完全准确的27.8%全程马拉松跑步者是误算出于各种原因。例如,一些跑步者开始截止时间之后,或者他们没有踩垫适当时机,或者他们把事件在某种程度上这门课。此外,跑步计数造型过程的一分钟时间间隔假定个人跑步者跑以稳定的速度没有规定停止补充或放松。最后,缺乏信息我们在隧道通风系统的操作事件很难量化它对群跑步者的影响;这种未来的研究将会从中受益的风速和风向测量采样地点。尽管有这些限制,我们的研究结果表明,环境因素和从众效应会影响小气候的马拉松,可能不利地影响马拉松运动员虽然iButton温度传感器的误差限制(±1°C)时应该考虑的解释结果。

5。结论

本研究提出了“羊群效应”的经验证据马拉松运动员和对比羊群效应的小气候变化在两种不同环境设置一个全程马拉松课程:户外悬索桥(网站)和半封闭式的车辆隧道(Site B)。

小气候的差异在两个站点,在温度和蒸汽压力方面,有或没有群跑步者有显著的影响。相比之下,小气候差异似乎更加明显的出口两个站点(A2和B3)。环境因素如绿色植物,风通风,水体、城市形态、和中尺度流中也扮演了一定的角色影响羊群效应的大小。

虽然我们的发现羊群效应可能并不准确,同类的研究是第一次检查小气候差异和拥挤的跑步者之间的联系。它还演示了方法论的可行性大部分经济监控装置的安装温度和湿度的测量。我们的研究结果也提供了指导,马拉松主办方设计考虑的一个最佳马拉松,需要人群控制羊群效应的影响降到最低。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者要感谢主办方的支持香港渣打马拉松和香港业余体育协会(本会)。谢谢也扩展到香港天文台(HKO)。本文是通过香港大学资助的回族Oi Chow信托基金总奖(项目没有。201103172004)和一般研究基金会(项目没有。746210)香港研究资助委员会。