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2025 , Vol. 45 >Issue 4: 575 - 588

DOI: https://doi.org/10.13284/j.cnki.rddl.20240798

风险评估与预测技术创新

气候变暖背景下中国马拉松赛事高温暴露预警与评估

  • 蔚丹丹 ,
  • 石勇 ,
  • 陈淑曼 ,
  • 梅煜茹
展开
  • 上海体育大学 经济管理学院，上海 200438
石勇（1980—），女，河南泌阳人，博士后，副教授，主要从事体育旅游风险管理研究，（E-mail）。

蔚丹丹（1991—），女，山东济宁人，博士，讲师，主要从事体育旅游研究，（E-mail）；

收稿日期: 2024-12-02

  修回日期: 2025-01-01

  网络出版日期: 2025-05-07

基金资助

国家自然科学基金项目(42171080)

教育部人文社会科学研究一般项目(21YJC630146)

收起

Early Warning and Assessment of Chinese Marathon Events' Exposure to High Temperature under Climate Warming

  • Dandan Yu ,
  • Yong Shi ,
  • Shuman Chen ,
  • Yuru Mei
Expand
  • School of Economics and Management, Shanghai University of Sports, Shanghai 200438, China

Received date: 2024-12-02

  Revised date: 2025-01-01

  Online published: 2025-05-07

Fold

摘要

全球气候变暖加剧了中国马拉松赛事的高温暴露风险。高温环境不仅威胁运动员健康安全，还可能对赛事的组织策略和体育产业的可持续性发展造成深远影响，因此马拉松赛事的高温风险管理成为亟待关注的重点。针对当前高温预警体系在运动场景中阈值设定的缺失，以及缺乏统一、详尽的标准规范，文章基于湿球黑球温度（WBGT）构建了红色、橙色和黄色三级精细化高温暴露预警体系，并基于该系统分析马拉松赛事高温暴露的时空分布特征及演变趋势，结果发现，中国马拉松赛事高温暴露呈现出显著的地域差异，预警期整体呈现“南长北短”的空间格局。此外，对比1961—1990年的历史参照期，1991—2020年的当前基准期内，全国大部分地区的高温暴露期显著延长，尤其是红色预警期，反映出极端高温事件频率和强度的持续上升趋势。为全面评估高温暴露，文章创新性地从暴露强度、暴露数量和暴露价值3个维度完善马拉松高温暴露框架并提出高温暴露指数（Marathon Exposure Index, MEI）。本研究成果可扩展至其他户外运动项目，为应对气候变化背景下的公共体育活动安全治理提供理论工具与实践范式。

关键词： 气候变化; 马拉松赛事; 体育赛事; 高温暴露; 湿球黑球温度; 预警等级

本文引用格式

蔚丹丹 , 石勇 , 陈淑曼 , 梅煜茹 . 气候变暖背景下中国马拉松赛事高温暴露预警与评估[J]. 热带地理, 2025 , 45(4) : 575 -588 . DOI: 10.13284/j.cnki.rddl.20240798

Abstract

In recent years, the number of marathons in China has expanded rapidly, but the impact of high-temperature weather has become more apparent. Current high-temperature early warning systems lack tailored thresholds and unified standards for sports scenarios. This study aimed to develop an advanced early warning system for high-temperature exposure during marathons to enhance event safety and sustainability. The urgency of addressing high-temperature risks in sporting events is underscored by an increase in the frequency and severity of extreme heat events. These events not only threaten participants' health, but also challenge the organizational resilience of sporting events. Traditional early warning systems, designed primarily for general public health protection, fall short of providing the specificity required for sports settings. This study addresses this gap by proposing a refined early warning framework that is sensitive to the unique demands of marathons. Methodologically, this research moves beyond the limitations of a single air temperature index by employing the Wet-Bulb Globe Temperature (WBGT) as the primary indicator for thermal environment assessment. WBGT is recognized as a comprehensive metric that integrates temperature, humidity, and radiant heat, making it more suitable for evaluating heat stress during outdoor activities. By analyzing the relationship between human thermal comfort and meteorological factors, the study maps the Thermal Humidity Index (THI) sensory grading criteria to the WBGT system, creating a dynamic "red-orange-yellow" three-level early-warning system. The threshold setting considered the metabolic heat accumulation of marathoners during prolonged activity and was validated using six decades of national-scale meteorological data. Based on this, this study introduced the Marathon Exposure Index (MEI), which quantifies risks from three dimensions: exposure intensity (early warning level weight), exposure quantity (event frequency), and exposure value (event-grade coefficient). Results indicate a significant "long-south-short-north" pattern in China's marathon high-temperature exposure period. Southern regions, such as the Yunnan-Guizhou Plateau and the southeastern coast, have experienced extended high-temperature exposure periods compared with the historical baseline (1961-1990), with frequent red-alert zones coinciding with high-density Class A event areas (such as the Yangtze River Delta and Pearl River Delta). Further temporal analysis revealed that with accelerating global warming, extreme high-temperature red-alert events in China are becoming more frequent and prolonged. The innovative value of the study's findings is reflected in three key aspects. The early warning mechanism design established a graded-threshold dynamic-response-linked paradigm. By linking WBGT thresholds with event response measures, it enables a management paradigm shift from "passive response" to "proactive prevention and control," aligning general meteorological early-warnings with event safety management. In assessment technology, it breaks the traditional single-factor analysis framework, integrating an "intensity-quantity-value" three-dimensional model for comprehensive risk evaluation, integrating a refined early warning system with region-specific management measures, this approach ensures the safe operation and sustainable development of events. In practical applications, the proposed dynamic circuit-breaking response mechanism (e.g., event cancellation upon a red alert) was validated through situational simulations to significantly reduce heat-related injury rates and provide more forward-looking warning and response measures. Additionally, the research findings are broadly applicable to other outdoor sports and provide robust theoretical and practical tools for ensuring the safety of public sports activities amid climate change. The implications of this study extend beyond immediate applications to marathon event management. This study contributes to a broader discourse on climate change adaptation strategies in the sports and public health sectors. By offering a flexible and scalable framework, this study will enable stakeholders to tailor heat risk management strategies to diverse regional and event-specific contexts. Future research could explore the integration of real-time weather forecasting and participant physiological data to further enhance the precision and responsiveness of high-temperature early warning systems in sporting events.

Key words： climate change; marathon events; sports event; high temperature exposure; wet bulb globe temperature; alert level

根据国际政府间气候变化组织（IPCC）第六次评估报告，2011―2020年全球平均气温较工业化前升高1.09℃，其中陆地增暖幅度（1.59℃）显著高于海洋（0.88℃）（IPCC, 2021）。在持续变暖背景下，全球极端高温事件频率和强度将进一步增加，其变化呈非线性特征：全球增暖幅度越大，极端高温事件的发生频率增长比例越高（IPCC, 2021；周波涛 等，2021），并呈现持续时间更长、强度更强的特性（Brown, 2020; Seneviratne et al., 2021; Domeisen et al., 2023）。
气候变化背景下的高温问题已对人类活动产生深远影响，其中体育运动领域尤为显著（Honjo et al., 2018; Vanos et al., 2019; Bernard, 2021）。研究表明，不同地理位置和运动项目的参与者在高温环境下表现出不同的热应激响应（Craig et al., 2016; Tobías et al., 2019; Vanos et al, 2019; Nybo et al., 2021）。由于运动过程中的核心体温升高，运动员的表现普遍出现下降甚至退步的趋势（刘禹杉 等，2021）。同时，长时间暴露于高温环境及运动引发的体力消耗，使运动员更易发生热衰竭、中暑以及体温过高（Honjo et al., 2018; Gerrett et al., 2019; Grundstein et al., 2019; Kerr et al., 2019; Oikawa et al., 2021），患热相关疾病的风险显著增加（Brocherie et al., 2015; Olya, 2019）。近年来，关于奥运会、残奥会等大型赛事高温暴露的研究逐渐增多。如2020年东京奥运会（Honjol et al., 2018; Vanos et al., 2019）和2022年国际足联世界杯的高温影响（Matzarakis & Fröhlich, 2015; Sofotasiou et al., 2015）受到广泛关注。Smith等（2016）推测，2085年北半球仅有12座城市能在夏季提供低风险的赛事举办条件。此外，研究表明，体育赛事的时间分布与气候条件密切相关（Bernard et al., 2021; Weiss et al., 2022; Cardell & Rimmer, 2023），未来，部分大型赛事可能需要调整举办时间以适应气候变化（Scott et al., 2015; Scott et al., 2019），否则本世纪末适宜举办体育赛事的城市将极为有限。因而，针对区域气候与赛事特征，探讨极端高温事件对体育赛事的潜在影响，首先需要开展系统性的高温环境暴露研究（Budd, 2008），分析不同类型高温事件影响范围内的赛事暴露时长、数量及价值，并探索气候变化背景下赛事暴露的时空分异规律，为“因地制宜”“因时制宜”地制定赛事管理策略提供科学依据。
中国体育赛事的快速发展进一步凸显了高温对赛事举办的影响，尤其是密集化的耐力性马拉松赛事，这种影响尤为显著。如2017年天津全运会马拉松中，超过一半的大众选手接受医疗救治；2019年陕西宝鸡陈仓国际马拉松赛因高温而紧急终止；2024年北极·漠河极昼马拉松因持续高温而延期；2024年四川广元半程马拉松因高温于开赛2小时后启动熔断机制而终止。上述案例表明，在高温暴露背景下，不同热环境中的马拉松赛事需采取相应的应对措施，而运动人群的高温阈值与预警级别已引起广泛关注。目前，已有研究尝试通过预设的“标准情景”设定高温环境的阈值标准，但多局限于气象条件，较少涉及“运动场景”（尤其是“马拉松场景”）。现有研究主要包括2类：1）基于单一或综合的气象要素指标，如气温超过一定阈值（如35°C）即视为高温（Savić et al., 2018）；美国田径联合会将气温阈值设定为32°C，而国际奥委会和国际田联认为，当气温高于35°C时，马拉松比赛可能需要推迟或取消；中国田径协会建议，当气温高于26°C时，需采取必要的防暑降温措施；2）基于单一或综合的气候指数，包括以气象参数为主要依据的热指数 [ 如湿球黑球温度（Wet bulb Globe Temperature Index, WBGT）、酷热指数（Heat Index, HI）]（陈倩 等，2017；Nag, 2019；王芳 等，2023）和结合人体感受的热指数 [ 如通用热气候指数（Universal Thermal Climate Index, UTCI）、生理等效温度（Physiological Equivalent Temperature, PET）]（Fang et al., 2019）。其中，WBGT已被广泛应用于体育赛事的高温监测。如纽约马拉松将WBGT > 28°C视为高风险警示标准（许臻晔 等，2018）；日本中暑指南指出，WBGT>28°C时应避免剧烈运动（Asayama, 2009）；哥德堡半程马拉松的研究表明：当WBGT<20.4°C时，赛事适宜举办；20.4°C≤WBGT<27°C时，需加强监测与补液；WBGT>27°C时，应取消比赛（Thorsson et al., 2021）。上述标准为不同地区马拉松赛事的高温暴露提供了参考阈值。然而，无论是政府指导还是学术研究，目前主流方法以单一气温指标为主。WBGT作为国际通用的综合性热指数，虽然考虑了湿度等因素，比较贴近运动员的热感受，但其分级较为单一，主要聚焦于“安全”或“取消”的临界值，缺乏对需要密切监视阶段的精细化预警标准。事实上，该阶段是赛事热风险管理的关键环节。鉴于WBGT的细微波动对运动员热感知的显著影响，构建精细化的分级预警体系对于指导赛事主办方采取差异化、分层次的响应机制与应对策略具有重要意义。
近年来，高温暴露领域已积累深厚的研究成果（Armstrong, 2007; Xie et al., 2015；黄大鹏 等，2016；Smith et al., 2016; Ullah et al., 2022; Shen et al., 2022；王芳 等，2023），但国内研究多集中于常住人口高温暴露，尤其是弱势群体，而对运动场景的研究相对薄弱，未充分考虑参与者的热感知差异及其特殊生理负荷。此外，国内尚未系统估算全球气候变化背景下极端高温对体育赛事的威胁，现有单一阈值范围与粗略预警标准难以为赛事管理提供科学依据。鉴于此，本文针对中国的马拉松赛事，以细化后的WBGT（Thorsson et al., 2021）替代气温作为主要热指数，结合气象数据与赛事分布数据，构建精细化高温预警体系。在划分红、橙、黄三级预警标准的基础上，探索中国马拉松赛事高温暴露的时空分布规律与演变趋势，确定高温暴露的主要维度，构建马拉松赛事的高温暴露指数模型。以期为体育赛事管理、防灾减灾政策的优化提供科学参考。

1 数据与方法

1.1　研究数据

1.1.1　气象数据来源

本文数据来源包括国家气象信息中心 1提供的“中国地面气候资料日值数据集”和NASA POWER项目 2的数据集。其中，国家气象信息中心的数据涵盖1961—2020年中国大陆地区多个气象站的逐日观测记录，包括气温、相对湿度、风速、降水量和日照时数等要素，为长期气候变化研究提供了重要支持；NASA POWER项目为2023年的气象数据提供补充，包含气温、相对湿度和气压等日值要素。该数据基于卫星观测与数值模拟，具有全球覆盖、高时空分辨率等特点，广泛应用于能源、建筑和农业领域。
根据世界气象组织（World Meteorological Organization, WMO）的建议，气候要素的标准参考时段通常为30 a。结合研究需求和数据可用性，分别选取1991—2020年观测完整的775个基准气象站（National Reference Climatological Station, NRCS）和基本气象站（National Basic Meteorological Observing Station, NBMOS）作为最近的一个气候标准期，即“当前基准期”（图1），以及1961—1990年观测完整的773个NRCS和NBMOS气象站作为“历史参照期”。这些站点在中国呈现“东密西疏”的分布特征。
图1 中国775个基准和基本气象站点泰森多边形划分（1991—2020年）

注：该图基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为GS（2023）2767的标准地图制作，底图无修改；图2、3、5同。

Fig.1 Tyson polygon division of the NRCS and NBMOS in China during 1991-2020

为减少气象站点分布不均带来的空间偏差，采用泰森多边形加权法对站点数据进行空间处理，通过权重分配提升结果的准确性和空间适配性。通过整合1961—2020年的地面气象数据与2023年的NASA POWER数据，构建高精度、高质量的时空数据体系，为研究气候变化背景下中国马拉松赛事高温暴露的时空特征提供数据架构和分析基础。

1.1.2　马拉松数据

2023年中国马拉松赛事数据来源于中国田径协会及其官方平台——中国马拉松官方网站 3。据统计，2023年中国大陆共举办528场马拉松赛事（图2），其中A级赛事281场，B级赛事13场，C级赛事234场。赛事分级依据《中国田径协会路跑赛事管理办法》（中国田径协会，2023），按赛道条件、计时系统、裁判配置、兴奋剂检测等多个维度进行评定。具体地，A类赛事包括A1类和A2类，是最高级别赛事，要求赛道和组织达到国际标准，具有较大社会影响力；B类赛事为中等规模赛事，组织水平较高，参赛人数适中；C类赛事规模较小，主要为地方性路跑活动，组织相对灵活。
图2 2023年中国528场马拉松赛事分级与空间分布

Fig.2 Spatial distribution and classification of 528 marathon Events in China, 2023

1.2　研究方法

1.2.1　热评估模型

本研究旨在构建马拉松赛事中的高温暴露预警与评估，为此选择了2个经验模型中的代表性指数——温湿指数（Thermal Humidity Index, THI）和湿球黑球温度（Wet-Bulb Globe Temperature, WBGT）。THI作为《人居环境气候舒适度评价》的国家标准（GB/T 27963-2011），已被广泛用于研究。WBGT因其在评估作业环境中热应力的能力而被马拉松赛事广泛采用。
常用的THI模型（Thom, 1957）为：
T H I = t - 0.55 1 - 0.01 R H t - 14.5
式中： t为气温（℃）； R H为相对湿度（%）。
WBGT指湿球黑球温度，该指标综合考量了自然湿球温度 T W B T、黑球温度 T g以及（在露天环境下）空气干球温度 T a3个关键要素，并通过干球温度计、自然湿球温度计和黑球温度计测得。公式（Epstein & Moran, 2006; Davies-Jones, 2008; Kjellstrom et al., 2016）为：
T W B G T = 0.7 T W B T + 0.2 T g + 0.1 T a
考虑数据的可得性，最终选用Newth ＆ Gunasekera（2018）提出的简化计算方法，仅需要平均气温（℃）、相对湿度（%）以及地面气压（mbar）3个关键气象要素。这有助于在数据受限的情况下，对环境热应力进行有效评估。公式换算详见文献（Newth ＆Gunasekera, 2018）。

1.2.2　阈值标准及应急预警分级

湿球黑球温度（WBGT）是目前马拉松赛事中通用的热指数，但其分级体系较为粗糙，预警和阈值划分相对单一，难以满足精细化管理需求。本研究引入适用于中国地区的7级体感温湿指数（Thermal Humidity Index, THI）（蔚丹丹 等，2019），探讨THI与WBGT模型在马拉松高温暴露预警系统中的映射关系及其细分应用。通过借鉴“季节锚点法”，将THI在“暑—热—暖—温—凉—冷—寒”7级体感水平上的阈值区间标准 [暑≥27.0；热 [23.5, 27.0）；暖 [20.5, 23.5）；温 [17.5, 20.5）；凉 [15.0, 17.5）；冷 [7.0, 15.0）；寒<7.0 ] 应用于WBGT模型，建立THI与WBGT间的精确对应关系，特别针对“取消赛事”和“安全”状态之间的过渡阶段进行细化处理，旨在为赛事组织者提供更精准的评估依据和科学的决策支持。
首先，明确THI与WBGT之间的基本映射关系。具体地，THI中的“暑”级别（体感极度炎热）直接对应于WBGT的“取消”赛事级别，即当WBGT ≥ 27℃时，应取消赛事以避免严重健康风险。而THI中的“凉”“冷”及“寒”级别（体感较为舒适）与WBGT的“安全”级别相对应，表明该类气候条件适宜举办马拉松赛事。这一映射关系得到1991—2020年历史气象数据的充分验证。本研究发现，在全国1991—2020年所涉及到的775个气象站点样本中，THI“凉—冷—寒”级别的占比（全年为62.27%，夏半年为34.06%）与WBGT“安全”级别的占比（全年为63.22%，夏半年为33.75%）高度一致，证明2个指标在气候风险评估上的交互验证性和可靠性（表1）。最终，本研究选取最近一个气候标准期（1991—2020年）作为“映射关系”时间段。然而，即便在THI被划分为“温”[17.5, 20.5）级别条件下，长时间高强度运动对马拉松选手而言仍可能引发热应激或身体不适。因此，本研究将THI中的“暖”“温”及“热”级别统一归入需要进行密切监视的WBGT阶段区间 [20.4, 27.0）。在该区间，赛事组织者需密切关注天气变化，并视情况采取必要的预防措施，如发布预警、增加补给站、安排运动员休息等。
表1 THI与WBGT的阈值区间映射关系（1991—2020年）

Table 1 Mapping relationship between THI and WBGT threshold value (1991-2020)

WBGT阈值区间（Thorsson et al., 2021） THI阈值区间（蔚丹丹 等，2019）
体感等级 全年 夏半年（4—9月） 体感等级 全年 夏半年（4—9月）
样本量/个 占比/% 样本量/个 占比/% 样本量/个 占比/% 样本量/个 占比/%
取消（≥27.0） 813 468 10.19 817 222 20.06 暑（≥ 27.0） 271 919 3.35 271 528 6.67
密切监视 ［20.4，27.0） 2 122 679 26.59 1 881 729 46.19 热 ［23.5， 27.0） 834 333 10.29 798 167 19.61
暖 ［20.5， 23.5） 960 735 11.85 854 374 20.92
温 ［17.5， 20.5） 992 969 12.25 764 725 18.78
安全（< 20.4） 5 046 852 63.22 1 374 937 33.75 凉 ［15.0， 17.5） 765 864 9.45 481 389 11.82
冷 ［7.0， 15.0） 2 108 145 27.55 791 431 19.48
寒 （< 7.0） 2 049 034 25.27 112 274 2.76

注：全年和夏半年（4—9月）样本数据的统计起止时间为1991—2020年，其中涉及气象站点775个。

为进一步提升预警系统的精细化水平，借鉴“季节锚点法”的思路，对WBGT的“暴露”区间进行更详细的划分，细分为“红色预警”“橙色预警”和“黄色预警”3个级别。通过分析THI与WBGT在极端条件下的占比差异，发现THI中“暑”和“热”级别的占比之和（13.64%）高于WBGT“取消”赛事级别的占比（10.19%），表明存在部分气象条件处于“取消”与“暴露”之间的过渡区域（见表1）。将这一过渡区域定义为“红色预警”，并依据该过渡区域的比例（3.45%）确定了对应的WBGT阈值区间为[26.0, 27.0）。在明确“红色预警”阈值范围后，结合THI的体感耐宽特性，即“温”与“暖”级别的耐宽性相同，将剩余的“暴露”区间平均划为“橙色预警”[23.2, 26.0）和“黄色预警”[20.4, 23.2）。最终得出WBGT“暴露”区间的精细化分级（表2），并提出相应的预警措施建议。
表2 WBGT最终阈值标准结果

Table 2 Final standards results of WBGT threshold value

体感等级 阈值标准
取消（≥27.0）
密切监视[20.4, 27.0） 红色预警 [26.0, 27.0）
橙色预警 [23.2, 26.0）
黄色预警 [20.4, 23.2）
安全（< 20.4）
细化后的高温阈值及预警级别为：
1）红色预警：适用于极端高温条件。当WBGT处于 [26.0, 27.0）时触发红色预警，表明气候条件已接近必须取消赛事的临界点，赛事组织者应立即采取紧急措施，如考虑取消或推迟赛事，以确保运动员安全。
2）橙色预警：适用于高温条件较为严峻但尚未达到红色预警级别的场景。当WBGT值处于 [23.2, 26.0）时触发橙色预警，表明气候条件已对运动员构成较高风险，赛事组织者需密切关注天气变化，加强预防措施，如调整赛事路线、增加补给站等，以减轻高温对运动员的影响。
3）黄色预警：适用于温度较高但仍在可接受范围内的条件。当WBGT值处于 [20.4, 23.2）时触发黄色预警，提醒赛事组织者需保持警惕，准备采取必要的预防措施，如提前通知运动员注意防暑降温、加强医疗团队待命等，以确保赛事顺利进行并保障运动员健康。

1.2.3　中国马拉松赛事的高温暴露指数模型构建

除了暴露日数（预警期）反映马拉松赛事暴露的时空演变外，为全面量化高温条件对中国马拉松赛事的影响，从暴露强度、暴露数量和暴露价值3个关键维度构建高温暴露指数，共同反映赛事在高温条件下的暴露特征和潜在风险，并为高温暴露的综合评估提供基础。
暴露强度：指马拉松赛事所处的高温预警级别，其暴露程度随预警等级的提高而显著增加。根据WBGT阈值标准（见表2），红色预警条件下的赛事高温暴露最高，其次是橙色和黄色预警。本研究按照阈值划分3种预警等级，并量化各区域赛事所处的高温暴露强度，为模型提供暴露评估的定量基础。
暴露数量：是马拉松高温暴露的重要空间维度，主要反映高温暴露的规模及其空间分布。结合2023年全国马拉松赛事数据及对应WBGT值，按照高温预警阈值识别红色、橙色和黄色预警条件下的赛事数量。通过统计各区域赛事数量及其分布特征，揭示了赛事集中暴露的区域，为高风险地区的识别提供支持。
暴露价值：反映不同等级赛事在高温暴露下的潜在损失差异。赛事等级越高，其参赛规模、组织复杂度和潜在高温影响越显著。本研究基于赛事官方区分等级A、B、C的划分，量化不同等级赛事的暴露价值。一般认为，层次越高的赛事，暴露价值越大，赛事在高温暴露中的经济与社会潜在损失越大，暴露价值划分进一步为模型提供综合影响的量化依据。
在上述3个核心维度基础上，本研究基于学者（Jones et al., 2015）提出的理论框架，将马拉松高温暴露界定为不同暴露强度下的不同暴露价值马拉松的暴露数量，反映马拉松对于高温事件的暴露程度。为进一步揭示马拉松高温暴露的区域差异，结合空间分布与时间演变的分析框架，通过构建马拉松高温暴露指数模型（Marathon Exposure Index, MEI）衡量，实现对高温暴露水平的综合评价。具体地，通过对2023年各区域所有暴露强度（预警等级）与暴露价值（赛事等级）下的马拉松赛事数量进行加权求和，计算区域高温暴露指数。为反映不同暴露条件对高温暴露指数的影响贡献，分别为暴露强度和赛事等级赋予权重，参照暴露评估的成果（石勇 等，2010；孙阿丽，2010），在模型中，将红、橙、黄3种暴露强度的权重依次设为3、2、1，分别对应极端高温暴露、中等高温暴露和轻微高温暴露。赛事等级的权重依据赛事规模、参赛人数和潜在风险的递减规律，A、B、C三种等级赛事分别赋予权重3、2、1。通过式（3）计算区域马拉松赛事的高温暴露指数：
E k = ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n e i j k W i W j
式中：Ek 为k区域的高温暴露指数；eijk 为第k个区域中第i种暴露强度下，第j种暴露价值所对应的马拉松赛事数量（i=1, 2, ..., m; j=1, 2, ..., n; k=1, 2, ..., q），q为区域总数，m为3种暴露强度，n为3种赛事等级；Wi 为第i种暴露强度的权重；Wj 为第j种暴露价值的权重。

2 中国马拉松赛事的高温预警期

针对中国地域辽阔、气象站点分布不均的特点，以全国775个基本（基准）气象站点高温预警期进行加权求和分析，得出最近一个气候标准期（1991—2020年）中国全年马拉松赛事的高温预警期：中国马拉松赛事高温暴露的气候预警期呈现分级分布特征。全国范围全年累计高温预警期达89.88 d，其中不同风险等级的预警期占比差异显著。黄色预警期以44.02 d占据最大比重（49.96%），表明在多数地区，轻度高温暴露是影响赛事安全的主要风险因素。中等风险的橙色预警期达到37.17 d，占总预警期的41.37%，反映出中国相当数量的马拉松举办地存在较严重的高温暴露风险。值得注意的是，代表极端高温的红色预警期虽仅占9.67%（8.69 d），但其突发性强、危害性大的特点对参赛者生命安全构成直接威胁，需引起重点关注。

2.1　空间格局

基于1991—2020年全国755个基本（基准）气象站点的日值气候数据，采用ArcGIS普通克里金插值法，对中国马拉松赛事的高温预警期（d）进行空间分布（图3）分析。
图3 中国马拉松赛事高温预警期（年暴露日数）的空间格局（1991—2020年）

Fig.3 Spatial pattern of high-temperature warning periods (annual average exposure days)for marathon events in China during 1991-2020

图注：颜色梯度表示不同地区在不同预警等级下的高温暴露天数，单位为d。
1）总预警期（图3-a）：整体呈现“南长北短”的空间格局。年均总预警期为89.88 d，其等值线与“胡焕庸线”的北段和南段基本吻合，而在中段形成“局部突破”。云贵高原为全国预警期最长的地区，其中云南南部地区预警期普遍超过7个月（普洱市思茅区高达214.8 d），成为全国最高值所在，表明该地区高温高湿的气候对高强度体育活动构成显著限制。此外，东南沿海的低纬度地区也因高温高湿环境对高强度运动构成显著威胁，成为马拉松赛事受限的高风险区域，凸显气候因素在体育活动组织中的制约作用。
2）红色预警期（图3-b）：其高值区域主要集中在云贵高原，特别是云南省思茅区，红色预警期达65.67 d，为全国最高值，临沧地区以64.6 d紧随其后。这表明该区域夏季极端高温频繁，赛事高温风险最大。而毗邻的青藏高原红色预警期最短，其内部存在不少0值地区，表明极端高温条件几乎不存在。
3）橙色预警期（图3-c）：整体格局与总预警期高度一致，体现中等强度高温暴露的空间差异。云贵高原仍是橙色预警期的高值区，其中思茅地区达到108.3 d，为全国最高值，丽江地区则为100.3 d。东南沿海部分地区也表现出较长的橙色预警期，这些区域的中高温暴露时间较长。新疆巴音布鲁克地区成为橙色预警期最短的区域，仅为0.2 d，乌鲁木齐地区为0.43 d表明这些地区中等强度高温暴露的风险极低。
4）黄色预警期（图3-d）：全国黄色预警期的差异相对较小，但仍表现出一定的区域特征。西藏和川西高原的黄色预警期较长，尤以日喀则市为突出，达到97.27 d，其次是四川省甘孜藏族自治州的理塘县（84.43 d）和稻城县（78.77 d）。这些地区虽然高温暴露强度较低，但持续时间较长。而新疆巴音布鲁克地区的黄色预警期最短，仅为6.77 d，乌鲁木齐地区也仅为20.3 d，显示这些区域的气候条件相对凉爽，更适宜开展马拉松赛事。

2.2　演变特征

基于1961—2020年的历史数据，探讨了中国马拉松赛事每10年高温暴露日数的变化趋势。结果（图4）显示，总预警期天数从1961—1970年的74.89增长至2011—2020年的91.36 d，这一增长趋势与全球变暖现象相吻合，表明高温事件的频率和持续时间均有所增加。红色预警期天数虽有波动，但整体呈现上升趋势，从7.43增至8.65 d，这可能反映极端高温事件的增加，接近必须取消赛事的临界点。橙色预警期天数增长较为显著，从29.00增至38.35 d，这一变化或与高温条件较为严峻但尚未达到极端水平的事件增加有关。黄色预警期天数也有所增加，从38.46增至44.36 d，表明达到基础高温阈值、但尚未触发更高风险预警的天气现象发生频率上升。这些数据强调了随着时间推移，高温暴露的持续性增加，对赛事组织者和运动员构成更大的挑战。
图4 近60年（1961—2020）年每10年全国平均预警期（d）的变化

Fig.4 Changes in the national average warning period per decade over the past 60 years (1961-2020)

为揭示高温预警期的时空变化趋势，进行两阶段差值对比分析。首先，计算了1991—2020年（后30年）与1961—1990年（前30年）2个阶段的高温预警期均值差值（简称“两阶段差值”，单位为d），并对差值进行空间插值分析。其次，计算了1961—2020年60年间高温预警期的线性倾向率，并采用线性倾向估计法分析其变化趋势。
在数据预处理阶段，对1961—2020年各气象站点的总预警期及3个等级的预警期数据分别进行10 a滑动平均处理，确保数据的完整性。每个站点共得到51个滑动平均值，并进一步建立了滑动平均值与时间序列的一元线性回归模型：
y i = a x i + b , i = 1,2 , ⋯ , 51
式中： y i为预警期； x为对应的时间序列； a为线性倾向系数 a × 10，即为线性倾向率（单位：d/10 a），指示了预警期随时间的变化趋势，正负号分别代表增加或减少。变化的显著性通过相关系数 r检验确定。选取通过0.05显著性水平检验的气象站点进行空间插值。结果表明，不同预警期通过检验的站点数量各异，但均达到气象站点总数的80%以上，确保了空间插值结果的全国代表性。此外，还将两阶段插值与线性倾向率的结果相互验证（图5），更合理地分析了预警期的变化趋势。
图5 近60年来中国年均预警期的变化趋势：线性倾向率与前后30年两阶段差值

Fig.5 Trends in the average warning period in china over the past 60 years: linear tendency rate and the difference between the two stages of 30 years before and after

1）总预警期（图5-a、b）：除云南南部及滇桂黔三省交界处有小幅减少外（线性倾向率降幅约2 d/10 a），全国大部分地区的总预警期呈增加态势，尤其是西北地区出现一些增幅较大的地带。如青海省西部格尔木市增加约23.5 d，西南地区玉树增加约21.1 d，线性倾向率超过4 d/10 a。此外，内蒙古中部至北部、甘肃中部等地区也显著增加。总体上，总预警期的增加对西北地区马拉松赛事的举办带来更大挑战，需加强高温应对措施。
2）红色预警期（图5-c、d）：显示高温极端天气的增加趋势，但增幅较小。除了华南广东、广西的大部分和海南全部（减幅基本都低于0.91 d/10 a），以及西南的云南南部和贵州大部分地区外，红色预警期普遍呈现“一片倒”的增加态势，但增幅基本都低于1 d/10 a，表明极端高温的发生更为频繁。
3）橙色预警期（图5-e、f）：与总预警期变动的空间格局类似，减少区域也集中在云南省大部分地区。全国区域的橙色预警期普遍增加，其中西藏的大部分地区和新疆部分地区增幅尤为显著，线性倾向率甚至超过4 d/10 a，显示中等强度高温暴露的显著上升趋势。
4）黄色预警期（图5-g、h）：呈现更复杂的空间格局。在青海与甘肃交界地区，黄色预警期显著增加（格尔木市增加约17.95 d）。此外，陕甘宁、西南等部分区域也出现小幅增加。而云南西北部的德钦地区则是黄色预警期降幅最大的区域，减少了约19.53 d，减幅约2 d/10 a。川西高原及其他部分地区也呈现减少趋势。

3 2023年中国马拉松赛事的高温暴露状况

将2023年全国马拉松赛事的分布数据与基于日值气象数据计算的高温预警期数据结合，通过构建的高温暴露指数（Marathon Exposure Index, MEI），对各省级行政区域内赛事暴露强度（预警等级）和暴露价值（赛事等级）进行加权求和，以全面评估2023年中国马拉松赛事的高温暴露状况。
1）赛事场次分布特征与区域差异。2023年，全国共举办528场认证的马拉松赛事，各省份赛事场次的分布呈现显著区域差异。浙江、广东和江苏分别以50、44和44场赛事位居前列（图6），反映东部沿海地区在马拉松赛事组织中的主导地位。这些地区经济发达、设施完善，群众参与度与赛事组织能力较高，因此赛事数量和层次显著优于其他区域。中西部和东北地区的赛事场次明显偏少，如新疆举办25场赛事，而西藏、青海和宁夏分别仅举办1—3场，内蒙古全年无认证赛事。总体上，东部地区赛事数量多、分布广，且赛事类型和规模多样化，从国际性大型赛事到社区型小型赛事均有覆盖；而中西部和东北地区赛事以小型赛事为主，赛事数量和层级均较为有限。这种分布差异主要受经济发展水平、基础设施条件、气候适宜性以及人口密度的综合影响。
图6 2023年中国马拉松赛事高温预警分级下的赛事等级分布

Fig.6 Distribution of marathon events with different levels under different high-temperature Warning in China for 2023

2）高温预警等级特征与区域分布规律。赛事的高温预警等级（红、橙、黄）反映赛事期间参赛选手对高温的潜在暴露，且各等级预警的赛事分布呈现显著区域差异，并与赛事等级和规模密切相关。具体地：①红色预警：数量最少，主要集中在广东（共3场，其中1场A类）、湖北（共2场，其中1场A类）和河北（1场A类）等地，多为高规模、高参与度的赛事，表明极端高温对大型赛事的威胁尤为显著。②橙色预警：数量多于红色预警，主要分布在东南沿海地区（如广东6场次、江苏5场次），反映这些地区赛事活动在中等高温环境下的适应能力。③黄色预警：范围最广，是全国范围马拉松赛事的主要高温暴露等级，尤其在赛事密集的东部沿海地区更为显著。如广东举办的赛事中，有5场为黄色预警（其中A类5场，C类2场）；江西赛事中有8场为黄色预警（其中C类赛事占比最大）。相比之下，中西部地区如新疆举办的赛事中，仅2场为黄色预警，且均为C类赛事。总体上，东部沿海地区（如浙江、广东、江苏）赛事数量多，高温预警风险分布广泛且层级均衡；中西部和东北地区（如新疆、黑龙江、青海）赛事数量少，高温预警覆盖范围有限，高温暴露相对较低。这种分布既体现区域气候条件的差异，也反映不同地区赛事组织能力和高温应对水平的差距。
3）中国马拉松高温暴露指数特征与相关性分析。通过马拉松高温暴露强度、暴露数量和暴露价值3个维度构建的马拉松高温暴露指数，对2023年中国大陆马拉松赛事的高温暴露进行评估后现，不同地区的暴露情况存在显著差异：1）以广东省为代表：暴露强度、暴露数量和暴露价值均较高，因而高温暴露指数最高（60），广东省以44场赛事位居全国第二，但因高温预警赛事（红色预警1场、橙色预警6场）占比高，导致暴露强度显著增加。广东的气候特点决定了其高温天气频发，赛事密集且暴露强度大，凸显了在高温环境中优化赛事安排和实施防暑措施的必要性。2）以云南省为代表：暴露数量少，但暴露强度高，高温暴露指数次高（31），云南仅举办了16场赛事，但其预警赛事占比极高（红色预警1场、橙色预警2场、黄色预警6场）。这是由于该省特殊的气候条件（如高海拔地区温差大、低海拔地区高温频繁），暴露强度较大，提示应针对性优化赛事时间安排。3）浙江省：赛事数量多，但暴露强度低，因而高温暴露指数较低，浙江举办了全国最多的50场马拉松赛事，但高温预警赛事占比较低（橙色预警2场、黄色预警5场）。虽然浙江赛事活动频繁，但由于气候适宜或赛事时间避开高温期，高温暴露的风险较小，这为其他地区的赛事安排提供了借鉴。4）北京和上海：无高温暴露风险。北京和上海分别举办了15和9场赛事，均未发生高温预警，暴露指数为0。2个一线城市虽然气候条件存在很大差异，赛事时间安排上都显现出显著优势，表明赛事可以通过合理时间选择避免高温暴露。

4 结论与讨论

4.1　结论

本文将温湿指数的THI七级体感水平的阈值标准应用于WBGT模型，细化了马拉松赛事的高温暴露预警体系，同时结合气象数据与赛事空间分布数据，构建了高温暴露指数（MEI），并系统分析了2023年中国马拉松赛事的高温暴露分布规律。本文揭示了气候变化背景下中国不同地域由于高温时长与强度差别、赛事分布和级别的差别，而呈现的马拉松高温暴露的规律性特征，并为提升赛事组织的安全性和应对能力提出针对性建议。
1）预警体系的精细化构建
本文提出的三级预警体系（红色、橙色、黄色）有效弥补了传统高温预警方法的不足，突破传统单一阈值预警模式，通过WBGT阈值与赛事响应措施联动实现了实现从"被动响应"到"主动防控"的管理范式转变。其中，红色预警（WBGT ≥ 26℃）明确指示极端高温条件下赛事需取消或推迟；橙色预警（23.2℃ ≤ WBGT < 26℃）强调赛事需加强监测与应急措施；黄色预警（20.4℃ ≤ WBGT < 23.2℃）提醒赛事组织者保持警惕并做好预防准备。该体系解决了现有预警标准与赛事运营需求脱节的问题，为赛事主办方提供了科学依据，支持差异化、分级管理策略的实施。
2）高温暴露预警期的区域及演变特征
中国马拉松赛事高温暴露呈现出显著的地域差异，预警期整体呈现“南长北短”的空间格局。云贵高原和东南沿海地区因高温高湿环境，高温暴露最预警期最长，赛事需采取严格的防暑降温措施；西北及青藏高原地区气候条件相对凉爽，高温暴露期较短，是夏季马拉松赛事的潜在适宜区域。此外，研究发现1991—2020年（当前基准期）比1961―1990年（历史参照期）高温暴露期显著延长，尤其是红色预警期在全国大部分地区呈增加态势，反映出极端高温事件频率和强度的持续上升趋势。建议赛事组织者建立动态适应性管理机制，结合长期气象数据和全球变暖趋势开展高温风险评估，针对高风险区域（如福州、广州）开发分级预警响应系统；对于低风险但气候变暖敏感区域（如四川盆地），应预先制定高温应急预案，包括赛道降温设施布局与医疗资源配置方案。
3）高温暴露模型的综合评估
除了对不同暴露强度下暴露日数（预警期）的时空分布分析，基于暴露强度、暴露数量和暴露价值3个维度，量化了气候变化对马拉松赛事的综合影响。2023年中国马拉松赛事的高温暴露状况呈现显著地域差异和规模特征。结果表明，赛事等级越高、高温暴露强度越大，红色预警和A类赛事的风险尤为突出，其潜在社会与经济风险也越显著。针对高温暴露较高的区域，建议优化赛事时间安排，避开极端高温时段，同时加强赛事期间的高温应对措施。在轻度高温暴露为主的地区（如浙江和江苏），通过完善赛事组织流程和应急预案，可进一步提升赛事的安全性与适应性。而赛事暴露较低的西北地区可作为未来马拉松赛事的优选举办地点。针对不同区域的高温暴露特征，建议科学规划赛事时间与空间分布，结合精细化预警体系和区域差异化管理措施，确保赛事的安全运行与可持续发展。

4.2　讨论

本文创新性地细化马拉松的高温预警阈值，并利用预警期衡量马拉松高温暴露天数的时空分布特征，衡量全球气候变化对马拉松高温暴露的影响，从暴露强度、暴露数量和暴露价值3个维度完善马拉松高温暴露框架并提出高温暴露指数MEI，并对2023年中国马拉松赛事高温暴露的分布规律进行深入探讨，为赛事组织优化、气候适应政策制定及防灾减灾策略完善提供了科学依据。
本文仍存在一些问题和挑战，值得进一步探讨：1）虽然WBGT已被全球广泛应用于体育赛事的高温监测，但其在不同地区和气候条件下的适用性有待进一步验证，特别是在马拉松举办的城市中热岛效应显著的地区。未来可尝试结合更多的气象参数，如风速、湿度变化等，完善现有的高温衡量方式。2）受可得历史数据的年数限制，本文发现的马拉松赛事高温暴露期显著延长，这一趋势是否会在未来几十年持续？应结合多种未来的气候情景模拟，提供更具前瞻性的预警和应对措施。3）本文从暴露强度、暴露数量和暴露价值3个关键维度进行高温暴露的量化评估，这种多维度的方式能为赛事组织者提供更全面的信息。然而，其他潜在的非气候因素（如赛事组织水平、医疗资源等）可能会在不同赛事和参与者中产生较大差异，影响高温暴露的实际后果，未来需加以考虑。4）本文提出了精细化的预警体系和高温暴露指数模型，但实际操作中如何确保赛事主办方能根据预警信息迅速采取相应措施仍是挑战。赛事主办方需在应急响应能力、人员培训和设备准备方面进行加强，以确保在高温暴露增加的情况下，能有效保护参赛者的安全。5）本文提到高温暴露对赛事的潜在影响，但对社会与经济影响的量化分析尚显不足。未来可以进一步探讨高温暴露对赛事经济效益、参赛者健康、社会关注度等方面的影响，形成更全面的评估体系。

脚注

1 http://data.cma.cn/

2 https://power.larc.nasa.gov/

3 https://www.runchina.org.cn/#/home

蔚丹丹：提出论文选题与论文框架、数据收集处理、撰写；

石 勇：分析论文选题与论文框架、搜集文献、论文撰写；

陈淑曼：搜集、整理文献、搜集并处理数据；

梅煜茹：搜集、整理文献、修改论文。

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