國際地球科學發展現狀與中國影響力分析*

張志強???王雪梅???段曉男1 中國科學院成都文獻情報中心 成都 610012 中國科學院蘭州文獻情報中心 蘭州 7300003 西南大學圖書館 重慶 00715 中國科學院前沿科學與教育局 北京 10086

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國際地球科學發展現狀與中國影響力分析*

張志強1，?2王雪梅2，?3?**段曉男4
1 中國科學院成都文獻情報中心 成都 610041
2 中國科學院蘭州文獻情報中心 蘭州 730000
3 西南大學圖書館 重慶 400715
4 中國科學院前沿科學與教育局 北京 100864

摘要基于湯森路透（Thomson Reuters）的基本科學指標（ESI）和科學引文索引擴展（SCIE）文獻數據統計，分析了近10年主要國家和研究機構在地球科學領域的論文產出及其研究影響力、研究熱點方向等，并重點分析了中國在該領域的研究影響力。分析結果表明，在國際地球科學研究領域，美國的論文數量最多，英國和美國的論文影響力較高，日本各方面接近平均水平，俄羅斯有關地球科學研究的論文占其本國科研論文的比例高于其他國家，新興經濟體國家普遍重視地球科學研究，但論文的國際影響力總體還偏弱。中國的地球科學研究近年來發展迅速，相關研究成果及其影響力在新興經濟體國家中表現突出，但在國際合作和高影響力論文產出方面與發達國家相比尚有一定差距。

關鍵詞地球科學，發展態勢，文獻計量，引文分析，中國研究影響力

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.04.013

*資助項目：國家自然科學基金應急管理項目（414400 13、41450008）

**通訊作者

預出版日期：2016年1月22 日

文獻計量學被定義為用數學和統計學的方法，定量地分析一切知識載體的交叉科學[1]。它是集數學、統計學、文獻學為一體，注重量化的綜合性知識體系[2]。隨著計算機和網絡技術的快速發展，文獻計量學逐漸向可視化、網絡化和指標定量化等方向發展[3,4]。湯森路透集團的 Web of Science（WoS）核心合集數據庫一般被認為收錄了世界各學科領域內優秀的科技期刊，其收錄期刊的論文能在很大程度上及時反映科學前沿的發展動態和國家、機構的發文情況，進一步反映在某一學科領域各個國家和機構的研究優勢地位。本文通過文獻計量分析工具從WoS數據庫檢索的論文進行統計和分析，得出地球科學領域主要國家和研究機構的論文產出及其影響力、學科領域的研究熱點方向等，并對我國地球科學領域研究的優劣勢進行分析，從而在宏觀上把握國際及我國地球科學研究的發展態勢。

1　數據來源與檢索策略

國際地球科學領域的整體分析基于湯森路透集團的InCites平臺，選擇基本科學指標基本科學指標（Essential Science Indicators，ESI）數據庫的學科分類，ESI 把 WoS 數據庫收錄的 1 萬多種自然科學和社會科學期刊分成 22 個學科領域，其中地球科學領域包括地質學、地球化學、地球物理學、地質技術學、經濟地質學、巖石化學、礦物學、氣象與大氣科學、水文學、海洋學、石油地質、火山學、地震學、氣候學、古生物學、遙感、測地學、地質石油和采礦工程。WoS 數據庫將所有期刊文獻分為 156 個研究方向，地球科學相關學科如地質學、地球化學與地球物理、自然地理學、大氣科學和海洋科學的分析數據是根據 WoS 的研究方向分類，在科學引文索引擴展（Science Citation Index Expanded，SCIE）數據庫中進行檢索獲取相應文獻。本文文獻分析數據檢索自SCIE數據庫收錄的 2004—2013 年間出版的論文（文獻類型為article、proceedings paper、review和letter），具體檢索情況如表1所示。基于檢索結果，針對重點領域進行分析。分析工具采用湯森路透的 Thomson Data Analyzer（TDA）文本挖掘軟件。

2　國際地球科學研究發展狀況

據 ESI 統計，2004 年 1 月至 2013 年 12 月期間地球科學領域論文共有 329 061 篇，截至 2014 年 6 月底這些文章共被引用 3 420 944 次，篇均被引頻次為 10.40 次/篇。對主要發達國家（美國、英國、德國、法國、日本）和新興經濟體國家（中國、印度、巴西、俄羅斯等），在 2004—2013 年期間發表的地球科學研究論文的績效進行評價，分析其學術表現和影響力（表2）。

從地球科學領域的論文總數和總被引頻次來看：美國遙遙領先，論文數占國際地球科學論文的 31.50%。中國的論文數僅次于美國，占總數的 12.36%，不及美國的一半，但近年來增長迅速。中國的論文總被引次數排在第4位，地球科學研究論文總被引次數已經超過了日本，在新興經濟體國家中以明顯優勢位居榜首。

從論文的篇均被引頻次和被引論文百分比來看：英國的這 2 個指標在這些國家中表現力最佳。英國、美國、德國和法國的篇均被引頻次都明顯高于國際平均水平，日本略高于平均值，中國等新興經濟體國家的篇均被引頻次低于國際平均值。被引論文所占百分比的情況與之相似。

表1???地球科學領域文獻的具體檢索式及檢索結果

學科相對影響力，即論文在地球科學領域的影響力（論文篇均被引頻次）與所有學科整體影響力的比值。如果比值大于 1 表示該學科的影響力高于所有學科的平均水平，小于 1 則表示低于學科平均水平。英國、美國、德國和法國的地球科學研究影響力都高于學科平均水平；日本接近于平均值；中國為 0.77，低于平均水平。

表2???主要國家地球科學領域研究綜合科研績效評估（2004—2013年）

國內相對影響力，即論文在地球科學領域的影響力（論文篇均被引頻次）與本國所有學科的整體影響力的比值。如果比值大于1表示該學科的影響力高于本國所有學科的平均水平，小于1則表示低于本國所有學科的平均水平。法國、英國等發達國家地球科學研究的影響力略高于或接近本國所有學科的平均影響力；比較而言，巴西、韓國和中國等新興經濟體國家地球科學研究的影響力在國內相對影響力較高；但俄羅斯和印度地球科學的國內影響力相對較低。

論文數在本國中的百分比，即某國地球科學領域論文數占本國論文總數的百分比。從該指標來看，WoS 數據庫中地球科學領域的論文占了全部論文的 2.87%；俄羅斯地球科學研究的論文占本國論文的比例最高，為 7.39%；法國、德國、英國、美國、中國和印度的國內論文比例也高于國際平均水平。

論文被引與本學科總體情況的比值，即在地球科學領域中某國被引論文百分比除以全球被引論文百分比得到的值。如果比值大于 1，表示該國地球科學領域論文的被引用率高于全球平均水平。5 個發達國家的地球科學領域論文的被引用率均高于全球平均水平，而 5 個新興經濟體國家的被引用率均低于全球平均水平，中國為 0.90，接近平均水平。

論文被引與本國總體情況的比值，即某國地球科學領域論文的被引百分比除以本國所有論文的被引百分比得到的值。如果比值大于 1，表示該國地球科學領域論文的被引用率高于本國所有學科的平均水平。10 個國家中，除印度接近平均值外，其他 9 個國家的地球科學領域論文的被引用率都略高于國內平均水平，表明地球科學領域論文的受關注程度和影響力普遍較高。

從圖1a 可見，進入 21 世紀以來，中國地球科學研究論文總數迅速增長，隨著論文量的增加，我國地球科學論文的總被引次數在近期也開始超過英德等發達國家，但要趕上同是發文大國的美國需要長期努力。從圖1b 論文篇均被引頻次來看，中國與美英德等發達國家相比在未來較長時間內仍會存在明顯差距（圖中虛線是根據線性回歸方程模擬的未來發展趨勢）。

圖1 美國、英國、德國和中國的地球科學領域SCIE論文年度變化及其預測

對國際著名綜合期刊 Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)、Science、Nature 及其子刊 Nature Geoscience、Nature Climate Change 和 Nature Communications 上發表的地球科學研究論文進行統計，數據顯示中國在這幾種期刊上發表的地球科學研究論文排名從 2005 年的第16 位上升至 2014 年的第 6 位（圖2）。

圖2 美國、英國、德國、澳大利亞、法國、加拿大、瑞士、中國在PNAS、Science、Nature及其子刊發表地球科學研究論文情況

3　我國地球科學相關學科領域發展態勢分析

在 2004—2013 年的10 年時間里，國際固體地球科學、大氣科學和海洋科學研究的文獻數量呈上升趨勢（表3）。中國在整個地球科學領域的論文數量增長上表現突出，年均增長率均超過國際平均水平。

3.1我國的論文產出規模及其影響力

我國地質學研究的論文數量從 2007 年以來快速增加，至 2010 年以后，論文數量與美國已經接近。地球化學與地球物理學的論文數量從 2009 年以來僅次于美國，自然地理學的論文數量在 2013 年也發展為世界第 2，但這兩個學科與美國相比還存在比較明顯的差距。我國大氣科學研究的論文數量增速最快，年均增長率達到 22.46%，2010 年以來僅次于美國排名第 2 位。我國海洋科學研究論文在 2012 年超過了英國，位居第 2 位。

從論文的影響力方面來看，主要國家地球科學領域的論文篇均被引頻次都大于10 次/篇，我國各相關學科領域的篇均被引頻次都低于平均值，除大氣科學外，其他都在10 次/篇以下。我國海洋科學的篇均被引頻次與平均值相比差距很大，一方面是因為論文的快速增長主要集中在最近幾年，論文被引用高峰出現還需要一定的時間周期，另一方面也說明我國科研論文的國際影響力有待提升。

從被引頻次 ≥50 次的高被引論文所占比例來看，國際地球科學領域各學科的高被引論文比例分布情況與篇均被引頻次大體類似。中國高被引論文比例都明顯低于主要發達國家的平均水平，其中，地球化學與地球物理學與平均水平的差距最小，海洋科學的差距最大。

對國際主要研究機構的發文量分析表明，中科院有關地質學、自然地理學和大氣科學研究的論文數量都排名世界第 1 位；地球化學與地球物理學僅次于俄羅斯科學院排名第 2；海洋科學領域，中科院在俄羅斯科學院、美國國家海洋與大氣管理局和伍茲霍爾海洋研究所之后排名第 4 位。但中科院論文的篇均被引頻次和高被引論文比例等都相對較低。

從論文數量及其被引情況來看，除中科院外，國內還有中國地質大學、中國地質科學院、北京大學、南京大學、中國地震局、中國科學技術大學、蘭州大學、香港大學等在固體地球科學研究中表現突出；中國氣象局、北京大學、中國氣象科學院、南京信息工程大學、南京大學、北京師范大學、清華大學等在大氣科學研究中表現突出；中國海洋大學、國家海洋局、廈門大學、華東師范大學、大連理工大學、香港科技大學、中國水產科學院等在海洋科學研究中表現突出。

表3????地球科學相關學科領域文獻計量指標的國內外比較（2004—2013年）

3.2我國地球科學研究具有國際影響力的主要領域

我國在固體地球科學研究中對華北克拉通等的研究取得了有世界影響力的成績，此外有關汶川地震的大量研究成果也獲得國際同行認可。

我國大氣科學的研究熱點是數值模擬、熱帶氣旋和氣溶膠等，特色研究有青藏高原和東亞季風等，目前已在氣候變化、降水、數值模擬、熱帶氣旋、氣溶膠、電離層、厄爾尼諾等方面取得較多有影響力的研究成果。

我國海洋科學研究對我國周邊海域及長江河口、珠江河口等的研究方面具有地域優勢，這也反映出我國之前的海洋研究主要局限于海岸帶和近海，對深海大洋研究明顯弱于歐美等發達國家。

3.3我國地球科學研究人才隊伍發展

基于論文作者的姓名統計，可從一定程度上反映出學科領域具有一定國際學術影響力的人才隊伍規模及論文高產作者的分布情況。需要特別注意的是，由于中文姓名拼音簡稱存在比較多的重名現象，這可能會導致我國的分析結果有所偏高，因此這些數據在深入應用時需要進一步分析。從表4可見，美國地球科學研究的具有國際學術影響力的人才隊伍規模最大；中國除地質學的研究隊伍規模是美國的 2/3 外，其他相關學科的隊伍規模都在美國的 1/3 左右，在國際上的排名處在第 2 位到第 5 位之間。在發文量排前 200 位的作者中，除地質學外，都是美國位于榜首。中國在地質學和大氣科學方面的高產作者比例較高，排在了前 2 位；地球化學與地球物理學、自然地理學的高產作者都排名第 4 位；海洋科學的高產作者比較少，排在第 9 位。

表?4????中美兩國地球科學領域相關學科人才隊伍規模比較（2004—2013年）

SCIE 收錄的地球科學領域各年 TOP 1% 論文中，第一作者為美國、英國、德國或中國的人數統計情況見圖3，數據顯示美國在地球科學研究領域的優秀人才最多。中國具有國際學術交流能力的人才隊伍總體規模不斷壯大，但與傳統科技強國相比，高學術影響力的科學家比例還比較低，將來需要在繼續儲備豐富的專業人才隊伍中培養高端人才。

圖3 美國、英國、德國和中國的地球科學領域TOP 1 %論文第一作者人數及其趨勢預測

4　結論

在國際地球科學領域研究中，過去 10 年來美國的論文數最多，英國和美國的論文影響力較高，日本各方面接近平均水平，新興經濟體國家地球科學研究普遍得到較快發展，但研究的國際學術影響力總體還較弱。

我國地球科學領域研究的國際論文產出量在過去 10 年特別是過去 5 年以來增長迅速，超過國際相關學科的平均增長水平，近年來科技投入的增加對科研文獻的快速增長起到了巨大的促進作用，科研論文的質量及其國際影響力都在不斷提升且呈良好發展趨勢。

中國在地球科學領域的許多研究方向已取得具有國際學術影響力的成果，但我們仍要清醒地認識到，我國令世界矚目的重大研究成果還不夠多，與我國龐大的研究人員隊伍規模基數相比，領域的優秀國際化研究人才的比例與美歐發達國家相比仍有明顯差距。因此，我國應遵循科學創新規律，不斷完善科研考核評價的體制機制，加強對地球科學基礎前沿領域、中國典型地域科學問題領域的穩定支持力度，培養具有創新力的高端優秀研究人才和優秀研究團隊，促進學術思想與研究技術創新發展，促進高水平、高質量、高影響力的重大科研成果的產出，為推動國際地球科學領域相關學科研究與發展，貢獻中國智慧、發出中國聲音，切實提高我國科學研究的創新力和競爭力，并積極服務于我國經濟社會的長遠可持續發展。

致謝：中科院蘭州文獻情報中心情報研究部趙紀東、張樹良和王金平參與了文章中的部分數據準備和統計分析工作，謹致謝忱！

參考文獻

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4 Wang X M, Ma M G, Li X, Zhong X Q. Applications and researches of geographic information system technologies in bibliometrics. Earth Science Informatics, 2014, 7 (3): 147-152

Keywords geosciences, development status, bibliometrics, citation analysis, research influence of China

張志強 中科院成都文獻情報中心主任，中科院文獻情報中心副主任，中科院科技戰略咨詢研究院戰略情報研究部部長，研究員，博士生導師。中科院“西部之光”人才培養計劃入選者，中科院“文獻信息和期刊領域引進優秀人才計劃”入選者。新世紀百千萬人才工程國家級人選，甘肅省委省政府專家顧問團成員，甘肅省領軍人才第一層次人才。國家自然科學基金委員會地球科學部專家咨詢委員會學術秘書。《地球科學進展》（月刊）常務副主編。主持完成中科院知識創新工程重要方向項目、國家自然科學基金重點項目和面上項目等國家及省部級項目30 余項。參加完成中科院學部咨詢評議項目、科技部發展與改革專項、國家自然科學基金委員會地球科學部戰略規劃項目等多項戰略研究與規劃項目。主持和參加完成的 20多份對上決策咨詢建議報告獲國家領導人批示。獨立和合作出版專著（編著）20 部、譯著 10 部、發表論文 300 余篇。先后獲得甘肅省科技進步獎、甘肅省社會科學優秀成果獎等科技成果獎勵 15 項。主要研究領域：科技戰略與規劃、科技政策與科技管理、情報學理論方法與應用、生態經濟學與可持續發展等。E-mail: zhangzq@clas.ac.cn；zhangzq@lzb.ac.cn

Zhang Zhiqiang Ph.D., Professor，doctoral supervisor. The Director of Chengdu Centre for Literature and Information of the Chinese Academy of Sciences, a Deputy Director of the National Science Library of the Chinese Academy of Sciences（CAS）, the Director of the Strategic Information Research Department of Institution of Science and Development of the Chinese Academy of Sciences. elected talent of CAS “Light of West China”Program and CAS“The Introduction of Outstanding Talents in the Field of Literature, Information and Journals”Program, a national candidate of the New Century National Talents Project, a first level talent of the Gansu Province Leader Talents, a member of the Gansu Provincial Government Expert Advisory Group, an academic secretary of the Expert Advisory Committee of the Earth Science Division of the National Natural Science Foundation of China, and a deputy editor-in-chief of the journal Advance in Earth Sciences （Monthly）. His major research fields are strategic planning for scientific and technologic development, scientific policy and research management, methods and applications of information analysis, ecological sustainable development. E-mail:?zhangzq@clas.ac.cn；?zhangzq@ lzb.ac.cn

王雪梅 女，西南大學圖書館副研究員，中科院“西部之光”人才培養計劃入選者。研究方向：科學計量學、GIS 與文獻計量學集成。主持自然科學基金、中科院文獻情報能力專項等項目8 項。第 1 作者發表論文 20 余篇，其中 SSCI 檢索論文 2 篇。合作出版專著 5 部，撰寫研究報告 30余份。E-mail: wxm@lzb.ac.cn

Wang Xuemei Female, Ph.D., associate professor of the Southwest University Library. Her research interests mainly focus on the bibliometrics and scientometrics. She has hosted 8 projects the National Natural Science Foundation of China, CAS, and so on. She has published more than 20 papers as the first author. Moreover, she has published cooperatively 5 books and written more than 30 research reports. E-mail: wxm@lzb.ac.cn

Analysis on International Development Status and China’s Influence of Geoscience Researches

Zhang Zhiqiang1,2Wang Xuemei2, 3Duan xiaonan4
（1 Chengdu Center for Literature and Information of the Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2 Lanzhou Center for Literature and Information of the Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 3 Southwest University Library, Chongqing 400715, China; 4 Bureau of Frontier Sciences and Education of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864, China）

AbstractUsing the bibliometric methods, this article comprehensively analyzed international development status and China’s influence in geoscience researches based on the literature and citation database indexed from the Essential Science Indicators（ESI）and Science Citation Index Expanded（SCIE）of the Thomson Reuters. The study focused on the paper outputs, their research hotspots of main countries and research institutions. The results indicate that USA has the maximum paper outputs. UK has the highest citation influences. Japan is close to the average levels in many aspects. Russia has higher percentage of the geoscience researches in its country. The emerging economy countries generally pay more attentions on the development of the geoscience researches, but the international influences are still relatively weak. The internal relative influences of these nations, which is the ratio of the average citation per paper of the geoscience to that of all disciplines, were differences. Some developed countries such as France and UK have the slightly bigger or similar values of the internal relative influences. Some emerging economy countries such as Brazil, South China have higher values of the internal relative influences. On the other hand, Russia and India have lower values of the internal relative influences in geosciences. China has the rapid increasing tendency on the academic achievements of the geoscience in the 21st century. The Chinese papers of the geoscience researches published in the journals have also visibly increasing tendency. The total cited times are beginning to exceed some developed countries such as UK and Germany recently. But the average citation per paper would still have obvious disparity for the foreseeable future between China and some developed countries such as USA, Germany. The paper numbers of the Chinese geology research quickly since 2007 and are close to the USA level since 2010. The atmospheric science has the highest increasing speed on the research papers the average annual growth rate has reached about the paper number the second since 2010. The paper number of the geochemical and geophysical sciences the second position since 2009 in the world. The paper number of the oceanography the second position since 2012 and that of the physical geography the second position since 2013. However, there are wide disparity of the paper numbers of these subjects between China and USA, especially in atmospheric science and oceanography. In addition, the average cited times per paper and the ratio of the highly cited papers are also obviously lower than those of the main developed countries. The Chinese research personnel of the geology about 2/3 of the USA numbers. The groups of the other subjects in geosciences are about 1/3 of the USA numbers. For the number of the top 200 authors with more papers, China only ranks first in geology and USA ranks first in the other subjects. China ranks second in atmospheric science, fourth in geochemistry & geophysics and physical geography, and ninth in oceanography. China has got outstanding achievements in geosciences, such as North China Craton, Qinghai-Tibet Plateau, Asian monsoon. Generally, China has the rapid development tendency in geoscience China’s correlative research results and their influence outstanding in the emerging economy countries. But there is still a certain gap of the international cooperation and high-impact result output compared to some developed countries. We need to promote our high-level paper output of the geoscience researches in the future. Therefore, China should continue to improve the scientific evaluation mechanisms to foster more innovative and excellent research personnel to promote higher quality scientific research output.