跑步臨界功率 - Critical Power

臨界功率(Critical Power,簡稱CP)是指在沒有出現衰竭的狀態下所能輸出的最高功率,在此強度下能夠維持30~70分鐘,所以臨界功率其實跟功能性閾值功率(Functional Threshold Power,簡稱FTP)的定義非常相似,兩者都在描述同一個運動生理狀態:最大乳酸穩定強度(Maximal Lactate Steady State,簡稱 MLSS )。

當運動強度處於臨界功率以下時,由於乳酸會及時排掉,所以能夠維持比較長的時間(超過一小時);而當超過臨界功率時,乳酸會在血液中快速累積而產生疲勞,超出臨界功率越多,所能維持的時間也將越短。而介於兩者之間,即乳酸累積跟排除的速度接近相同時的運動強度,就是處於 MLSS,這個狀態下所能維持的功率就是臨界功率。


對長距離跑者來說,從 5000 公尺到馬拉松的比賽功率基本上都在臨界功率 ±10% 的範圍內,所以在訓練過程中確認自己的臨界功率非常重要,除了確保各強度區間的有效性,也能夠算出比賽當天的目標功率。

隨著時間、訓練、天氣變化等,體能會產生變化,所以我們需要定期更新臨界功率。目前主要可以通過兩種方式找出自己的臨界功率:
  1. 進行臨界功率檢測
  2. 根據軟體分析(Stryd auto-CPWKO4/5Golden Cheetah等)
臨界功率檢測有好幾種,主流的方式包括 3/9 分鐘計時測驗、10 公里計時測驗、30 分鐘計時測驗,在另一篇文章有較詳細的說明。另外,在 2019 年起 Stryd 的 App 也提供臨界功率的估算(Auto-calculated Critical Power),系統會根據過去 90 天的數據紀錄進行分析,利用類似 WKO4/5 的多參數功率-時間數學模型(power-duration model)推估出臨界功率[1]

要注意的是,通過軟體自動分析並不代表不需要進行任何檢測。功率-時間模型並不是在「預測」你的表現,而是根據你過去一段期間內、在不同可持續跑步時間的「實際表現」,去推估出你能夠長時間穩定維持的最高功率值。

因此,如果近期沒有任何一小時內且盡全力的比賽或測驗,系統將很可能會低估你的臨界功率。想利用數學模型準確推估臨界功率,定期進行檢測仍是必要的,只是在安排上相對更加彈性,因為90天內的數據都會被採用,不一定要安排在同一天內。

由於分析模型大都根據最近 90 天的數據,所以每天系統所採用的數據範圍都會改變,因此我會建議在 90 天內當中,需要包含以下各紀錄一次或以上,以確保估算的準確性:
  1. 2~5 分鐘的全力跑測試
  2. 10~20 分鐘的全力跑測試
  3. 40 分鐘或以上的有氧跑(如果可以的話,越盡力越好)
專項比賽距離較長如半馬、全馬的跑者,全力跑測試可以偏向更長的時間,例如 3、5 分鐘,以及 15、20 分鐘;而目標是半馬以內的話,則可以偏向較短的時間,例如 2、3 分鐘,以及 10、12 分鐘。

由於分析模型會採用過去 90 天內的所有數據,所以不需要把測試都安排在同一天內,在實務上的安排可以更彈性一些。例如在其中一次訓練當中安排一次 3 分鐘或 1 公里的全力跑,隔兩到三周再安排一次 10 分鐘全力跑,並定期在三個月內安排同樣的測試,甚至可以跑一次 5 公里或 10 公里測試/比賽,得到的數據將會更貼近實際的臨界功率。


所謂多參數模型(multi-parameter model),意思就是根據兩個以上的數據點去進行臨界功率估算,實際上就是從1秒到紀錄最長時間的最高功率值當中,找出幾個最具代表性的關鍵數據點去分析。如果期間內有進行 3 分鐘跟 12 分鐘的全力跑,那 3 分鐘跟 12 分鐘就會是其中兩個關鍵數據點,並結合其他時間的次最大數據點進行計算。換言之,關鍵數據點越多,所推估的臨界功率也就越準確。

上圖是我其中一位選手的功率曲線,黃線是實際從紀錄中抓取的各時間最高功率,紅線是 WKO5 的功率-時間模型曲線,根據過去 90 天的數據推估臨界功率為 269W。

臨界功率體重比(W/kg@CP)

在相同時間內能輸出的功率越高,代表能消耗的能量越多,也就意味著體能越強,因此臨界功率可以作為有氧適能的指標。但由於體重跟功率有直接的相關性,體重越重的人所能輸出的功率也越高,所以並不能直接比較不同跑者的臨界功率。

要進行比較,首先要知道跑者的體重分別是多少,再根據功率計算出功率體重比(W/kg)。舉例,跑者 A 的臨界功率是 260W,體重 70 公斤,跑者B臨界功率 215 W,體重 55公斤,可以計算出跑者 A 的功率體重比是 3.7W/kg,而跑者 B 是 3.9W/kg;如果在同等的環境條件下,由於跑者 B 的功率體重比較高,所以可以推斷他的長跑表現會比跑者 A 好。

Ron Van Megen 跟 Hans Van Dijk 的著作《The Secret of Running》中有整理一張功率體重比的等級分級表格,從中可以看到自己跟世界紀錄保持者的差距,也可以推算出要具備特定等級所需要的功率值。


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[1] Stryd 是採用 Golden Cheetah 的臨界功率模型算法,並針對自家的數據庫進行調整而來。

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