Chạy trong điều kiện nắng nóng 32 độ C và độ ẩm 90% có thể làm nhiệt độ lõi của c‌ơ th‌ể tăng vượt mức giới hạn 39 độ C, gây nguy hiểm cho vận động viên. Ở đường đua 10.000 m, vận động viên sẽ mất 710 ml nước và nhiệt độ lõi ở đầu có thể ở mức trên 40 độ C. Điều này có thể dẫn tới chóng mặt, nôn mửa, co giật và trường hợp xấu là tổn thương dài hạn tới hệ thần kinh và bộ não do tác động của nhiệt độ.

Các kỹ sư ở Hexagon, một công ty công nghệ Thụy Điển chuyên lập phần mềm mô phỏng cho Airbus, Toyota và Samsung, mô phỏng ảnh hưởng của điều kiện nóng ẩm tới vận động viên nam thi đấu ở đường đua 10.000 m tại sân vận động Olympic ở Tokyo. Dù theo dự kiến, chặng đua này diễn ra vào sau khi Mặt Trời lặn ngày 30/7, mô phỏng cho thấy nhiều khả năng vận động viên vẫn phải đối mặt với điều kiện khắc nghiệt.

Nhóm kỹ sư lập mô phỏng theo hai tình huống. Tình huống đầu tiên là nhiệt độ trung bình vào thời gian này trong năm là 27 độ C và độ ẩm 70%. Tình huống thứ hai là nhiệt độ cao hơn (32 độ C) và độ ẩm 90%. Ở tình huống nóng hơn, nhiệt độ lõi tăng tới 39 độ C, nhiệt độ ở da là 37 độ C và nhiệt độ ở đầu là 40 độ C. Theo đó, vận động viên có nguy cơ bị chuột rút, kiệt sức và sốc nhiệt do tiếp xúc trong thời gian dài với nhiệt độ và độ ẩm cao. Thời tiết ít gió cũng dẫn tới mệt mỏi và co giật.

Thậm chí trong điều kiện thời tiết tháng 7 thông thường ở Tokyo, vận động viên chạy cũng có thể trải qua nhiệt độ lõi trên 39 độ C. Nhiệt độ trên 38 độ C là dấu hiệu sốt và nghiên cứu cho thấy con người cần duy trì nhiệt độ lõi trong khoảng 35 - 39 độ C để các phản ứng sinh hóa diễn ra bình thường. Phần đùi và xương chậu là các khu vực c‌ơ th‌ể dễ bị tổn thương bởi tình trạng nóng nếu nhiệt độ không khí vượt mức trung bình.

Độ ẩm cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới sức khỏe và kết quả thi đấu của vận động viên. Với chặng đua kéo dài 30 phút, nếu độ ẩm tăng tới 90%, vận động viên sẽ mất trung bình gần 810 ml nước thông qua đổ mồ hôi, so với mức 630 ml trong điều kiện độ ẩm thông thường là 70% ở Tokyo. Dù mồ hôi giúp c‌ơ th‌ể hạ nhiệt bằng cách bốc hơi trên da, vào ngày ẩm ướt khi không khí chứa nhiều hơi ẩm, hiệu ứng làm mát này không có nhiều tác dụng với c‌ơ th‌ể người. Trong khi đó, việc mất nước thúc đẩy nhiệt độ toàn c‌ơ th‌ể tăng cao, khiến ảnh hưởng trở nên nghiêm trọng hơn.

Mô phỏng tập trung vào chặng đua 10.000 km là đường chạy dài nhất ở sân vận động, nhưng phát hiện cho thấy điều kiện khắc nghiệt mà tất cả vận động viên ở Thế vận hội gặp phải, theo nhóm kỹ sư đến từ Hexagon. "Đã có nhiều cuộc thảo luận về quyết định tổ chức thế vận hội trong mùa hè ở Tokyo. Các vận động viên đã quen đẩy bản thân tới giới hạn và những mô phỏng này hé lộ điều kiện thi đấu tác động ra sao tới thành tích cũng như nguy cơ khi c‌ơ th‌ể bị đẩy tới cực hạn".
Giới chuyên gia cũng bày tỏ lo ngại về quyết định tổ chức thế vận hội năm nay trong mùa hè nóng bức ở Tokyo. Họ cảnh báo không nên chạy trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm như vậy. Nhiệt độ trung bình tại Tokyo vào cuối tháng 7 và đầu tháng 8 ở mức cao nhất so với bất kỳ thành phố chủ nhà Olympic nào từ năm 1984. Lần gần nhất Tokyo tổ chức thế vận hội năm 1964, nhà chức trách buộc phải dời sang tháng 10 vì lo ngại tương tự về nắng nóng.

Do Thế vận hội Olympic 2021 khai mạc vào cuối tháng 7, Tokyo đang trải qua đợt nắng nóng với nhiệt độ trên 34 độ C trong vài ngày liên tiếp. Dù sân vận động Olympic nằm ở khu vực phát triển với nhiệt độ bề mặt vùng cao nguyên, có vài không gian xanh ở gần đó như vườn quốc gia Shinjuko Gyoen, khuôn viên cung điện Akasaka và công viên Yoyogi, cung cấp bóng râm và nhiệt độ mát hơn.

Khí hậu cận nhiệt đới ẩm ướt của Tokyo có nghĩa mùa hè nóng ẩm là điều không thể tránh khỏi. Tuy nhiên, có nhiều yếu tố ngầm khiến điều kiện thời tiết trở nên tồi tệ hơn. Hiện tượng ấm lên toàn cầu góp phần khiến nhiệt độ ở Tokyo tăng 1,5 độ C từ năm 1964 và 2,86 độ C từ năm 1900, cao gấp gần 3 lần mức trung bình toàn cầu. Dữ liệu khí tượng cũng cho thấy tần suất nắng nóng cực hạn đi kèm độ ẩm cao tăng gấp đôi từ năm 1979.

Quá trình phát triển đô thị mạnh mẽ cũng khiến nhiệt độ tăng mạnh khi tạo ra những "đảo nhiệt" làm thành phố nóng hơn vùng ngoại thành và nông thôn ở xung quanh. Sự phát triển đô thị thường kéo theo nhiệt độ mặt đất tăng cao bởi vật liệu xây dựng như nhựa đường, thép, bê tông và gạch giữ lại nhiều hơi nóng. Trong trường hợp ở Tokyo, điều này có nghĩa mặt đất thường nóng hơn vài độ ở thành phố, đặc biệt vào ban đêm, so với những khu vực có cây xanh ở lân cận. Xe cộ, nhà máy và điều hòa không khí cũng góp phần tạo ra đảo nhiệt thông qua giải phóng hơi nóng vào không khí.

Giới nghiên cứu và phân tích dự đoán, đây có thể là thế vận hội Olympic nóng nhất trong vòng vài thập kỷ dựa theo dữ liệu khí tượng trong tháng 7 và tháng 8.