Die vorliegende Arbeit quantifiziert den Einfluss von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind und Niederschlag auf physiologische Parameter und Rennergebnisse bei Marathonläufen. Basierend auf empirischen Daten eines leistungsbezogen breiten Spektrums an Jubiläumsläufern des Berlin-Marathons kristallisieren statistische Modelle die wichtigsten Witterungsparameter zur Beurteilung der physiologischen Belastung heraus. Dies ermöglicht Teilnehmern, Veranstaltern, Sanitätskräften und weiteren Beteiligten eine fundierte und interdisziplinäre Risikobewertung bei Ausdauerwettbewerben. Mit rund 190 Seiten, Abbildungen, Tabellen und Referenzen richtet sich die Arbeit auch an Sportwissenschaftler, Trainer, Leistungsdiagnostiker sowie Medizinmeteorologen.
Während vergleichbare Arbeiten meist auf spezielle Teilnehmergruppen - vor allem Leistungssportler - fokussieren, betrachtet die vorliegende Analyse das Teilnehmerfeld bei Marathonläufen in aller Breite. Es werden also sowohl leistungsorientierte wie auch breitensportlich gesundheitsorientierte Läuferinnen und Läufer einbezogen. Dies bedeutet nach meinem Kenntnisstand ein Alleinstellungsmerkmal und mündet in ein realitätsnäheres Ergebnisspektrum.
Inhaltsverzeichnis
- Kurzfassung / Abstract
- Thesen
- EINLEITUNG
- 1 GRUNDLAGEN
- 1.1 Der Wärmehaushalt des Menschen
- 1.1.1 Die Sensorik der Thermoregulation
- 1.1.2 Mechanismen der Thermoregulation
- 1.1.3 Thermoregulation und Arbeit
- 1.1.3.1 Die Bedeutung der Schweißabgabe
- 1.1.3.2 Hitzearbeit in Zahlen
- 1.1.3.3 Zusammenfassung zur Thermoregulation
- 1.1 Der Wärmehaushalt des Menschen
- 2 DATEN
- 2.1 Vorbemerkungen
- 2.2 Der Marathonlauf
- 2.2.1 Der Berlin-Marathon
- 2.2.2 Die Ergebnislisten
- 2.2.3 Umfragedaten
- 2.2.3.1 Individuelle Angaben
- 2.2.3.2 Die Bedeutung von Alter, Geschlecht und Körpermaßen
- 2.2.4 Daten aus sportmedizinischen Untersuchungen
- 2.2.4.1 Die Validität leistungsdiagnostischer Daten
- 2.2.4.2 Die Bedeutung der (aeroben) Leistungsfähigkeit
- 2.2.4.3 Der Energieverbrauch beim Laufen
- 2.2.5 Die Wetterdaten
- 2.2.5.1 Das Klima Berlins
- 2.2.5.2 Die Lufttemperatur
- 2.2.5.3 Die Luftfeuchtigkeit
- 2.2.5.4 Die Windgeschwindigkeit
- 2.2.5.5 Die Strahlung
- 2.2.5.6 Klimasummenmaße
- 2.2.5.6.1 Der Windchill-Index
- 2.2.5.6.2 Die Äquivalenttemperatur
- 2.2.5.6.3 Die Effektivtemperatur
- 2.2.5.6.4 Die Komfortgleichung und PMV
- 2.2.5.6.5 Die Physiologische Äquivalenttemperatur PET
- 2.2.5.6.6 Die Wet Bulb Globe Temperature WBGT
- 2.2.6 Zusammenfassende Materialkritik
- 2.2.6.1 Die Bedeutung der Flüssigkeitsaufnahme
- 2.2.6.2 Die Bedeutung der Kleidung
- 2.2.6.3 Die Bedeutung der Akklimatisation
- 3 METHODIK DER DATENANALYSE
- 3.1 Ausgangspunkt
- 3.2 Statistische Analyseverfahren
- 3.3 Bemerkungen zur Fehlerrechnung
- 3.4 Auswahl der Analysedaten und Testverfahren
- 4 ERGEBNISSE UND DISKUSSION
- 4.1 Die Jubilee-Läufer
- 4.1.1 Gibt es witterungsbedingte Leistungsunterschiede?… (Erste Analyse)
- 4.1.2 Leistungsunterschiede ausgewählter Stichproben……(Zweite Analyse)
- 4.1.3 Korrelation zwischen Laufzeit und Wettergrößen….. (Dritte Analyse)
- 4.1.4 Zeitlicher Verlauf des Witterungseinflusses………… (Vierte Analyse)
- 4.1.5 Ersatz der Laufzeit durch den Laufzeitrang…………. (Fünfte Analyse)
- 4.1.6 Versuch einer Quantifizierung………………………. (Sechste Analyse)
- 4.1.7 Prüfung der Allgemeingültigkeit……………………. (Siebente Analyse)
- 4.1.8 Betrachtung zusätzlicher Wetterparameter………….. (Achte Analyse)
- 4.2 Die Großwetterlage
- 4.2.1 Die leistungsschwachen Jahre
- 4.2.2 Die leistungsstarken Jahre
- 4.2.3 Analyse des Einflusses der Großwetterlage
- 4.2.4 Interpretation der Analyse über den Einfluss der Großwetterlage
- 4.3 Zusammengefasste Diskussion der Datenanalyse
- 4.1 Die Jubilee-Läufer
- 5 VERGLEICH EIGENER ERGEBNISSE MIT ERGEBNISSEN AUS DER LITERATUR – EINE ANALYSE
- 5.1 Die Untersuchung des Boston-Marathons
- 5.1.1 Die Daten des Berlin-Marathons zum Vergleich
- 5.2 Die Untersuchung des Peking-Marathons
- 5.2.1 Die Daten des Berlin-Marathons zum Vergleich
- 5.3 Abschließende Diskussion des (Literatur-)Vergleichs
- 5.1 Die Untersuchung des Boston-Marathons
- 6 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK
- 6.1 Die Beurteilung der meteorologischen Bedingungen am Tag des Marathons
- 6.2 Offene Fragen – Vorschläge für weitere Untersuchungen
- 6.3 Ausblick
- A ANHANG
- A.1 Tabellen und Abbildungen
- A.2 Abkürzungen
- A.3 Formeln
- A.4 Definitionen
- A.5 Statistische Kenngrößen
- A.6 Glossar
- A.7 Literatur
- A.8 Andere Quellen
- Danksagung
Zielsetzung & Themen
Diese Diplomarbeit zielt darauf ab, die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen den Ergebnissen des Berlin-Marathons und den veranstaltungsbegleitenden Wetterbedingungen quantitativ auszuwerten. Die Forschungsfrage ist, welchen Einfluss die Witterung auf die Ausdauerleistungsfähigkeit des Menschen hat und inwiefern biometeorologische Indizes die thermische Gesamtsituation gut wiedergeben können.
- Quantitative Analyse des Einflusses meteorologischer Parameter auf Marathonleistungen.
- Untersuchung der menschlichen Thermoregulation und des Wärmehaushalts bei Ausdauerbelastung.
- Identifikation relevanter Wettergrößen wie Lufttemperatur, Feuchttemperatur und Klimasummenmaße.
- Analyse der Laufzeiten von erfahrenen Berlin-Marathon-Teilnehmern ("Jubilee-Läufern").
- Vergleich der Studienergebnisse mit anderen internationalen Marathon-Untersuchungen.
- Ableitung von Empfehlungen für Sportler, Trainer und Marathon-Veranstalter im Umgang mit Wetterrisiken.
Auszug aus dem Buch
1.1 Der Wärmehaushalt des Menschen
Die Thermoregulation ist ein Teilgebiet der Physiologie des Menschen. Unter der Physiologie versteht man die „Wissenschaft und Lehre von den normalen Lebensvorgängen, insbesondere von den physikalischen Funktionen des Organismus“ (Pschyrembel, 1990). Nachfolgend werden die Grundlagen des Wärmehaushalts des Menschen vorgestellt. Die Funktion der hierbei wirkenden Regelmechanismen ist für das Verständnis der Untersuchung von Bedeutung. Der kausale Zusammenhang zwischen dem Wirken äußerer (meteorologischer) Faktoren auf den Organismus und der Beeinflussung der individuellen Leistungsfähigkeit erschließt sich erst über die Kenntnis der thermoregulatorischen Prozesse.
Der Mensch gehört zu den homoiothermen (gleichwarmen) Lebewesen, deren Körperkerntemperatur auch bei wechselnder Umgebungstemperatur konstant gehalten wird (Silbernagel, 1991). Das Prinzip der Homöostasie ist vielleicht das wichtigste Konzept der Physiologie. Wie bereits vor über einem Jahrhundert von Claude Bernard beschrieben, ist die Konstanz des internen Milieus eine Vorbedingung für unabhängiges Leben. Änderungen der Körpertemperatur beeinflussen vor allem die enzymatischen Aktivitäten, in Verbindung damit die Zellstrukturen und zahlreiche weitere chemische Reaktionen.
Der menschliche Körper kann zwar Umgebungstemperaturen zwischen –70°C und +100°C für kurze Zeiträume und unter bestimmten Bedingungen tolerieren, jedoch Schwankungen seiner Körperkerntemperatur von 37°C nur in einem Bereich von 4 K, wenn keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen auftreten sollen. Die Körpertemperatur unterliegt einer doppelten Modulation durch einen homöostatischen und einen zirkadianen Prozess (R. Refinetti, 1997). Die regelmäßige Tagesschwankung der Kerntemperatur beträgt ca. ± 0,5 K (Minimum ca. 3 Uhr, Maximum ca. 18 Uhr). Diese Periodik basiert auf einem endogenen Rhythmus und ist mit der Ortszeit synchronisiert. Während hoher körperlicher Belastung, bei Krankheit oder unter extremen Hitze- und Kältebedingungen weicht die Körpertemperatur von ihrem Normalbereich (36,1 bis 37,8°C) ab (Wilmore & Costill, 1994). So fand man (Webb, 1997) im Wärmegleichgewicht gehaltene Kerntemperaturen von 35,5°C (Fastenschlaf) und 39,5°C (Dauerbelastung mit M ≥ 800W). Die obere irreversible Grenze ist theoretisch durch die Denaturierungstemperatur lebenswichtiger Eiweißkörper (42,5 bis 45°C) gegeben. Der untere Grenzbereich ist diffuser, das Letalitätsintervall liegt hier zwischen 20 und 25°C, unterhalb von 16°C tritt mit Bestimmheit ein tödliches Gehirn- und Herzödem auf (Franke, 1976).
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Beschreibt die historische und aktuelle Bedeutung von Hitzeerschöpfung bei Ausdauerleistungen und führt in die Relevanz der Thermoregulation ein.
1. Grundlagen: Erläutert die physiologischen Mechanismen der Thermoregulation des menschlichen Körpers, einschließlich des Wärmehaushalts, der Sensorik und der Mechanismen zur Wärmeabgabe und -produktion, insbesondere unter Arbeitsbedingungen.
2. Daten: Präsentiert die empirische Basis der Untersuchung, hauptsächlich Laufzeiten des Berlin-Marathons und zugehörige Wetterdaten, sowie Ergebnisse sportmedizinischer Untersuchungen und die Definition relevanter biometeorologischer Klimasummenmaße.
3. Methodik der Datenanalyse: Beschreibt die Aufbereitung der Läufer- und Wetterdaten sowie die angewandten statistischen Analyseverfahren (deskriptive Analyse, Mittelwertvergleiche, Korrelationen, Regression, nichtparametrische Tests und grafische Analyse).
4. Ergebnisse und Diskussion: Analysiert die Korrelationen zwischen Laufzeiten und Wetterparametern für die "Jubilee-Läufer", untersucht den Einfluss der Großwetterlage und quantifiziert leistungsfördernde bzw. -hinderliche Wetterbedingungen.
5. Vergleich eigener Ergebnisse mit Ergebnissen aus der Literatur – Eine Analyse: Vergleicht die Studienergebnisse mit ähnlichen Untersuchungen zu anderen Marathons (Boston, Peking) und diskutiert die Allgemeingültigkeit der Resultate.
6. Schlussfolgerungen und Ausblick: Fasst die Haupterkenntnisse zum Einfluss des Wetters auf die Marathonleistung zusammen und gibt Empfehlungen für Sportler, Trainer und Veranstalter sowie Vorschläge für zukünftige Forschung.
Schlüsselwörter
Thermoregulation, Ausdauerlauf, Marathon, Wetterbedingungen, Lufttemperatur, Feuchttemperatur, Windchill-Index, Physiologische Äquivalenttemperatur (PET), Hitzestress, Kältestress, Schweißabgabe, Klimasummenmaße, Berlin-Marathon, Leistungseinfluss, Biometeorologie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Quantifizierung des Einflusses von Wetterbedingungen auf die Leistungen bei Ausdauerläufen, insbesondere am Beispiel des Berlin-Marathons.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themenfelder sind die menschliche Thermoregulation, der Wärmehaushalt bei körperlicher Anstrengung, die Analyse meteorologischer Parameter und biometeorologischer Indizes sowie deren Korrelation mit der Marathonleistung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist es, den Einfluss von Witterungsbedingungen auf die Dauerleistungsfähigkeit des Menschen im Sport zu untersuchen, zu identifizieren, welche Wetterparameter leistungsbegrenzend wirken und wie biometeorologische Indizes die thermische Gesamtsituation am besten wiedergeben können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine retrospektive Analyse von Laufzeiten über die Marathondistanz bei unterschiedlichen Wetterbedingungen mittels statistischer Analyseverfahren (deskriptiv, Korrelation, nichtparametrische Tests) angewendet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil behandelt die Grundlagen der Thermoregulation, die Datengrundlagen (Marathonlauf, Wetterdaten), die Methodik der Datenanalyse, die Ergebnisse und Diskussion der Analyse sowie einen Vergleich der eigenen Ergebnisse mit der Fachliteratur.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Schlüsselwörter sind Thermoregulation, Ausdauerlauf, Marathon, Wetterbedingungen, Lufttemperatur, Feuchttemperatur, Windchill-Index, Physiologische Äquivalenttemperatur (PET), Hitzestress, Kältestress, Schweißabgabe, Klimasummenmaße, Berlin-Marathon, Leistungseinfluss, Biometeorologie.
Welche Rolle spielen die "Jubilee-Läufer" in dieser Studie?
Die "Jubilee-Läufer" sind eine zentrale Probandengruppe, die mindestens zehnmal am Berlin-Marathon teilgenommen hat. Ihre Daten ermöglichen eine individuelle Leistungskontrolle über Jahre hinweg und helfen, personenbezogene Einflussgrößen zu filtern.
Welcher meteorologische Parameter liefert den besten Hinweis auf Wettkampfergebnisse?
Die Lufttemperatur hat sich als der beste Indikator für Wettkampfergebnisse erwiesen, mit einem Korrelationskoeffizienten von R=0,87 zwischen den durchschnittlichen Laufzeiten der Jubilee-Läufer und der Lufttemperatur.
Wie werden die meteorologischen Bedingungen für Marathonläufe kategorisiert?
Die meteorologischen Bedingungen werden in drei Kategorien eingeteilt: "positiv", "ambivalent" und "negativ" für die Durchführung eines Marathonlaufes, basierend auf ihrer Auswirkung auf die Leistung.
Welche Empfehlungen ergeben sich aus der Studie für die Organisatoren von Marathonveranstaltungen?
Organisatoren sollten den Veranstaltungstermin und Startzeitpunkt unter Berücksichtigung optimaler Wärmeabgabebedingungen wählen, die Verpflegungsstellen und medizinische Versorgung anpassen und Warnmeldungen für Sportler bei belastenden Wetterlagen herausgeben.
- Citation du texte
- Robert Fuchs (Auteur), 2001, Quantifizierung von Witterungseinflüssen auf Leistungen bei Ausdauerläufen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1691702
