Critical Pace und Laufzonen: Deine Schwelle aus ganz normalen Läufen

Laufzonen sind nur so gut wie ihr Anker. Herzfrequenzzonen hängen an der maximalen Herzfrequenz, die kaum jemand wirklich kennt. Pace-Zonen hängen an der Schwellenpace, und die stammt klassisch aus einem Laktattest im Labor, einem 30-Minuten-Zeitlauf oder einer frischen 10-km-Rennzeit. Alles drei ist selten, teuer oder tut weh. Die Critical Speed, bei Läufern meist Critical Pace genannt, kommt ohne das aus: Sie lässt sich aus den harten Abschnitten ganz normaler Trainingsläufe berechnen. Wie das funktioniert, was dabei herauskommt und wo die Methode aufhört, steht hier.

Was Critical Speed ist

Trägt man die beste Geschwindigkeit, die ein Läufer über verschiedene Dauern halten kann, gegen die Dauer auf, entsteht eine Hyperbel: sehr schnell für Sekunden, schnell für Minuten, und dann flacht die Kurve ab und nähert sich einem Tempo, das lange haltbar ist. Dieses Tempo ist die Critical Speed (Hill 1925, Monod & Scherrer 1965). Die Kurve lässt sich in einer Zeile beschreiben:

Distanz = D′ + CS × Zeit

CS ist die Geschwindigkeit, die dein aerober Stoffwechsel im Gleichgewicht liefern kann. Physiologisch markiert sie die Grenze zwischen dem „schweren" und dem „sehr schweren" Belastungsbereich (Jones & Vanhatalo 2017): darunter stabilisieren sich Laktat und Sauerstoffaufnahme irgendwann, darüber steigen sie bis zur Erschöpfung. Praktisch ist CS das Tempo, das gut trainierte Läufer etwa 30 bis 45 Minuten halten können, meist ein paar Sekunden pro Kilometer schneller als die 60-Minuten-Pace.

D′ (sprich „D prime") ist eine Distanz in Metern: die Strecke, die du oberhalb von CS zusätzlich zurücklegen kannst, bevor Schluss ist. Es ist die Lauf-Entsprechung zu W′ aus der Critical-Power-Kurve beim Radfahren: ein Vorrat, der sich über CS leert und darunter wieder füllt.

Ein Beispiel zum Nachrechnen

Eine Läuferin hat eine CS von 4:00 min/km, das sind 4,17 m/s, und ein D′ von 200 m. Für jede Distanz sagt die Gleichung die Bestzeit voraus:

• 1500 m: (1500 − 200) / 4,17 = 312 s, also 5:12 (3:28 min/km)
• 3000 m: (3000 − 200) / 4,17 = 672 s, also 11:12 (3:44 min/km)
• 5000 m: (5000 − 200) / 4,17 = 1152 s, also 19:12 (3:50 min/km)

Mit einem D′ von 300 m fiele die 1500-m-Zeit auf 4:48, die 5000-m-Zeit nur auf 18:48. So liest man D′: Es entscheidet über kurze Distanzen und Intervalle, kaum über lange.

Noch nützlicher ist D′ als Zeitbudget. Läuft die Läuferin zehn Prozent schneller als CS (4,58 m/s, also 3:38 min/km), verbraucht sie 0,42 m/s × Zeit an Vorrat; 200 m reichen dann für 480 Sekunden, acht Minuten. Bei zwanzig Prozent über CS sind es noch vier Minuten. Genau das ist der Grund, warum 4 × 4 Minuten bei 3:20 machbar sind und 4 × 8 Minuten bei demselben Tempo nicht.

Wie trace die Critical Pace aus Trainingsläufen bestimmt

Der Weg vom Trainingslauf zur Kurve hat vier Stufen, und jede davon ist eine Entscheidung gegen einen bekannten Fehler.

1. Steigungsangepasste Geschwindigkeit. Jeder Lauf wird zuerst in eine Geschwindigkeit umgerechnet, die berücksichtigt, was Steigung und Gefälle kosten (Minetti et al. 2002). Ohne diesen Schritt setzt jeder Bergablauf eine Bestzeit, die auf der Bahn nie fallen würde, und die Kurve wäre wertlos.
2. Die Bestleistungskurve. Aus allen Läufen der letzten 90 Tage entsteht für jede Dauer die beste mittlere Geschwindigkeit. Das ist das Lauf-Gegenstück zur Leistungskurve auf dem Rad.
3. Das gültige Fenster. In den Fit gehen nur Dauern von 2 bis 20 Minuten. Kürzer ist sprintdominiert, länger verletzt die Annahme des Modells: Das Zwei-Parameter-Modell ist für Belastungen von rund 2 bis 15 Minuten validiert, und außerhalb überschätzt es systematisch (Jones & Vanhatalo 2017). trace verlangt mindestens drei Punkte aus mehr als einer Aktivität. Zwei Punkte ergeben immer eine perfekte Gerade, mit null Möglichkeit, sie zu prüfen.
4. Zwei Fits derselben Hyperbel. Die Gleichung lässt sich auf zwei Arten linearisieren: Distanz gegen Zeit (die langen Dauern wiegen schwer) und Geschwindigkeit gegen 1/Zeit (die kurzen wiegen schwer). trace rechnet beide und nimmt den Mittelwert. Der Abstand zwischen beiden CS-Werten ist ein direktes Maß für die Verlässlichkeit (Muniz-Pumares et al. 2019): Liegen sie um mehr als ein paar Prozent auseinander, taugt die Datenlage nicht.

Davor sitzt ein Filter, den man erst versteht, wenn man einmal Felddaten gesehen hat: Bestleistungen aus dem Training sind fast immer submaximal. Die wahre Kurve fällt mit der Dauer monoton, und ein Punkt, der die Kurve nach oben beult, weil links und rechts von ihm schnellere Abschnitte liegen, ist beweisbar kein Maximum. Solche Punkte entfernt trace, bevor gefittet wird. Und weil Sportuhren gelegentlich eine Radausfahrt als Lauf ablegen, gilt ab fünf Minuten Dauer eine physiologische Obergrenze von 2:13 min/km; der 5-km-Weltrekord liegt bei 2:31, echte Läufer können also nicht herausfallen.

Am Ende steht eine Critical Pace, ein D′, ein Qualitätswert und eine Liste von Einschränkungen: zu wenig Punkte, zu enger Dauerbereich, nur eine Aktivität, Daten älter als einige Wochen, kein harter Abschnitt. trace zeigt diese Flags, statt sie zu verstecken, denn eine CS mit dem Vermerk „nur eine Aktivität" ist eine Vermutung, keine Schwelle.

Was du dafür laufen musst

Das Modell braucht harte Abschnitte verschiedener Länge. Wer nur locker läuft, hat keine Kurve, und wer nur 400-m-Wiederholungen macht, hat keinen Punkt im gültigen Fenster. Ausreichend sind, über sechs bis acht Wochen verteilt: eine Einheit mit Intervallen von drei bis fünf Minuten, ein Tempolauf von 15 bis 20 Minuten, und idealerweise ein Wettkampf oder Testlauf über 5 km. Diese Läufe sind ohnehin die, die ein Trainingsplan enthält. Die Critical Pace fällt als Nebenprodukt ab, und sie aktualisiert sich mit jedem neuen harten Lauf, ohne dass du je einen Test einplanen musst.

Von der Schwelle zu den Laufzonen

Die Critical Pace wird bei ausreichender Qualität zur Schwellenpace, aus der trace die Zonen ableitet. Ist die Kurve zu dünn, nimmt trace die aus Bestzeiten geschätzte Schwelle (VDOT nach Daniels), und wer seine Schwelle aus einem Test kennt, trägt sie in den Laufeinstellungen selbst ein. Die Zonen sind Prozentsätze der Schwellenpace, und weil Pace in Sekunden pro Kilometer gerechnet wird, gilt: Ein höherer Prozentsatz ist langsamer.

Die Bänder liegen nah an Daniels: Sein Intervalltempo entspricht etwa 92 Prozent der Schwellenpace, sein Wiederholungstempo etwa 84 Prozent, das Marathontempo rund 108 Prozent. Wer mit Daniels-Tabellen trainiert hat, findet sich also wieder, nur dass der Anker jetzt aus den eigenen Läufen kommt.

Warum Pace-Zonen und nicht nur Herzfrequenz

Die Herzfrequenz hinkt der Belastung um eine halbe bis ganze Minute hinterher, steigt im Laufe einer Einheit auch bei gleichem Tempo an und reagiert auf Hitze, Koffein und Schlaf. Für ein 3-Minuten-Intervall ist sie deshalb kein brauchbares Ziel: Wenn sie die Zone erreicht, ist das Intervall halb vorbei. Pace ist sofort da und exakt. Dafür weiß sie nichts von Wind, Hitze und Untergrund, und am Berg ist sie ohne Steigungsanpassung blind. trace zeigt deshalb beides und rechnet die Trainingsbelastung eines Laufs aus der steigungsangepassten Pace, nicht aus der rohen. Auf der flachen Straße steuerst du nach Pace, im Trail und in der Hitze hilft die Herzfrequenz als zweite Meinung.

So nutzt du die Zonen im Training

Die Verteilung, die sich in Studien über Ausdauersportler aller Niveaus immer wieder zeigt, ist etwa 80 zu 20: vier Fünftel der Zeit in Zone 1 und 2, ein Fünftel in Zone 4 und darüber (Seiler 2010). Zone 3 ist nicht verboten, aber sie ist die Zone, in der Hobbyläufer die meiste Zeit verbringen und die am wenigsten bringt: zu hart für die Erholung, zu locker für einen Reiz. Konkret pro Woche:

• Die meisten Läufe in Zone 2, der lange Lauf auch.
• Eine Schwelleneinheit in Zone 4: 2 × 15 Minuten oder 4 × 8 Minuten mit kurzen Pausen.
• Alle ein bis zwei Wochen eine VO₂max-Einheit in Zone 5: 5 × 3 Minuten oder 4 × 4 Minuten.
• Steigerungen am Ende lockerer Läufe in Zone 6 und 7, 15 bis 20 Sekunden.

D′ hilft bei der Pausenlänge: Ein Intervall zwanzig Prozent über CS leert den Vorrat in vier Minuten; wer ihn in der Trabpause nur zur Hälfte auffüllt, kommt beim dritten Intervall nicht mehr auf Tempo. trace zeigt den D′-Verlauf einer Einheit als Kurve, ähnlich der W′-Balance auf dem Rad.

Was die Critical Pace über Rennen sagt, und was nicht

Es liegt nahe, mit der Gleichung oben die Marathonzeit auszurechnen. Bitte nicht. Das Modell gilt für 2 bis etwa 20 Minuten; für 10 km sagt es im Beispiel 39:12 voraus, also 3:55 min/km, nur fünf Sekunden langsamer als die CS selbst. In Wirklichkeit ist CS für die meisten Läufer eher das 30- bis 45-Minuten-Tempo, und beim Marathon kommen Glykogen, Muskelschäden und Ermüdungsresistenz hinzu, von denen die Hyperbel nichts weiß. trace rechnet Rennprognosen deshalb bewusst nicht aus der CS, sondern aus deinen Bestzeiten: mit dem Riegel-Modell, dessen Ermüdungsexponent aus deinen eigenen Bestleistungen bestimmt wird (zwischen 1,02 für ausdauerstarke und 1,12 für schnelle Läufer, statt pauschal 1,06), gegengeprüft mit der Cameron-Formel und ab Halbmarathon um deine gemessene Durability korrigiert. CS und D′ bleiben, was sie am besten können: die Schwelle und das Zeitbudget darüber.

Wo das Modell an seine Grenzen kommt

• GPS. Häuserschluchten, Wald und Tunnel erzeugen Tempospitzen, die keine sind. trace kappt Geschwindigkeiten über 12,5 m/s und verwirft Bergab-Fenster, aber ein verrauschter 3-Minuten-Abschnitt bleibt verrauscht. Bahn und offene Straße liefern die saubersten Punkte.
• D′ ist empfindlich. Als Achsenabschnitt der Geraden reagiert es auf jeden Fehler in den kurzen Dauern. Schwankungen von 30 Prozent zwischen zwei Berechnungen sind normal; CS ist deutlich stabiler. Lies D′ als Größenordnung.
• Das Fenster ist eng. Ein Läufer, dessen harte Abschnitte alle zwischen 3 und 5 Minuten liegen, hat einen schmalen Dauerbereich und damit eine unsichere Steigung. Der Flag „enger Dauerbereich" heißt: einmal 15 bis 20 Minuten am Stück laufen.
• Hitze und Höhe. Beides senkt das haltbare Tempo, und die Kurve weiß nicht, warum. Ein Sommer voller heißer Läufe ergibt eine niedrigere CS, die im Herbst plötzlich „steigt". Das ist keine Formveränderung, sondern Wetter.
• Sie altert. Eine CS aus Läufen von vor zehn Wochen beschreibt den Läufer von damals. trace markiert veraltete Daten und rechnet mit jedem neuen harten Lauf neu, aber die Zonen sind immer nur so aktuell wie der letzte Testreiz.
• Laufband und Trail. Ohne GPS gibt es keine belastbare Pace, im Gelände keine belastbare Steigungsanpassung. Für beides bleiben Herzfrequenz und Gefühl die besseren Steuergrößen.

Fazit

Die Critical Pace ersetzt den Schwellentest durch das, was du ohnehin läufst. Sie braucht harte Abschnitte verschiedener Länge, sauberes GPS und ein paar Wochen Geduld, dann liefert sie eine Schwelle, die sich mit dir bewegt, und mit D′ ein Zeitbudget für alles darüber. Die Zonen daraus sind Prozentsätze dieser Schwelle; wer sie einhält, trainiert die richtigen Systeme zur richtigen Zeit. Für Rennzeiten über 20 Minuten taugt die Formel nicht, und trace tut nicht so, als täte sie es. Wie Critical Pace, D′-Verlauf und Laufzonen in trace aussehen, zeigt die Features-Seite.

Quellen

• Hill AV (1925): The physiological basis of athletic records. Nature.
• Monod H, Scherrer J (1965): The work capacity of a synergic muscular group. Ergonomics.
• Jones AM, Vanhatalo A (2017): The 'Critical Power' Concept: Applications to Sports Performance with a Focus on Intermittent High-Intensity Exercise. Sports Medicine.
• Muniz-Pumares D et al. (2019): Methodological Approaches and Related Challenges Associated With the Determination of Critical Power and Curvature Constant. Journal of Strength and Conditioning Research.
• Minetti AE et al. (2002): Energy cost of walking and running at extreme uphill and downhill slopes. Journal of Applied Physiology.
• Daniels J: Daniels' Running Formula. Human Kinetics.
• Seiler S (2010): What is best practice for training intensity and duration distribution in endurance athletes? International Journal of Sports Physiology and Performance.