基于文獻(xiàn)計(jì)量的氣候變化領(lǐng)域研究前沿分析

■ 鄭秋紅 王衛(wèi)丹 張定媛

地面和湖泊表面溫度、城市熱島、黑碳和棕色碳、土壤有機(jī)碳、全球溫升2 ℃和氣溶膠輻射強(qiáng)迫是中國(guó)貢獻(xiàn)較大的幾個(gè)主題，主導(dǎo)論文量在2篇及以上；而中國(guó)在海洋熱浪及其影響、格陵蘭冰蓋融化、凍土碳動(dòng)態(tài)等12個(gè)主題的參與論文量為0，沒(méi)有貢獻(xiàn)核心論文。

研究前沿是通過(guò)共被引分析和聚類(lèi)算法選出的研究主題，反映現(xiàn)代科學(xué)中的研究密集型和突破性領(lǐng)域。其不依賴(lài)于對(duì)文獻(xiàn)的人工標(biāo)引和分類(lèi)，而是基于研究人員的相互引用而形成的知識(shí)與知識(shí)之間和人與人之間的聯(lián)絡(luò)。通過(guò)對(duì)研究前沿的施引文獻(xiàn)的分析，可以發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的最新進(jìn)展和發(fā)展方向。本研究基于ESI數(shù)據(jù)庫(kù)的研究前沿，篩選出與氣候變化密切相關(guān)的前沿主題，并對(duì)重點(diǎn)前沿主題進(jìn)行解讀，從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)角度揭示當(dāng)前氣候變化領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1 文獻(xiàn)數(shù)據(jù)

ESI數(shù)據(jù)庫(kù)是科睿唯安基于全球12000多份期刊的1200多萬(wàn)篇文獻(xiàn)提供的科學(xué)趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)將這些期刊劃分在22個(gè)大學(xué)科領(lǐng)域，氣象和大氣科學(xué)類(lèi)期刊屬于其中的地學(xué)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)庫(kù)基本統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括高被引論文、熱點(diǎn)論文和高水平論文。其中，高被引論文是根據(jù)同一出版年同一ESI學(xué)科統(tǒng)計(jì)，論文被引頻次進(jìn)入世界前1%的論文。熱點(diǎn)論文是按ESI學(xué)科領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)，最近兩年發(fā)表、在最近兩個(gè)月里被引頻次進(jìn)入世界前0.1%的論文。高水平論文是高被引論文和熱點(diǎn)論文取并集后的論文集合。數(shù)據(jù)庫(kù)不僅提供對(duì)這些論文的國(guó)家和地區(qū)、作者、機(jī)構(gòu)、刊載期刊等指標(biāo)的基本統(tǒng)計(jì)，亦通過(guò)這些高影響論文的共被引分析和聚類(lèi)算法，統(tǒng)計(jì)給出各學(xué)科領(lǐng)域的研究前沿。通過(guò)這些指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)和分析，ESI數(shù)據(jù)庫(kù)可以幫助研究者和管理者有效分析和衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)和機(jī)構(gòu)的研究績(jī)效、確定重要學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)、排名最佳績(jī)效者以及評(píng)估潛在員工和合作者等。根據(jù)10年滾動(dòng)文件，ESI數(shù)據(jù)庫(kù)每?jī)蓚€(gè)月更新一次。本研究的數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2020年7月。

2 氣候變化領(lǐng)域研究前沿遴選

ESI數(shù)據(jù)庫(kù)地學(xué)領(lǐng)域共有531個(gè)研究前沿（2020年7月數(shù)據(jù)），本研究篩選核心論文5篇及以上，與氣候變化密切相關(guān)的研究前沿，共31個(gè)（表1）。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，研究前沿是基于詞頻聚類(lèi)分析而生成的，表1中對(duì)每個(gè)研究前沿對(duì)應(yīng)的多條主題詞按照研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了歸納和整理。例如，表中的研究前沿“海平面上升”，在數(shù)據(jù)庫(kù)中是以“南極冰蓋減緩了20世紀(jì)海平面上升、20世紀(jì)全球平均海平面上升、海平面上升減緩、海平面上升”等詞匯給出的。

從表1可以看出，核心論文數(shù)在20篇及以上的研究前沿有海平面上升、海洋熱浪及其影響、北極海冰損失和冰川質(zhì)量變化4個(gè)主題。某前沿的核心論文數(shù)越大，表明支撐該前沿的知識(shí)基礎(chǔ)越雄厚。表中總被引頻次表征的是某研究前沿的核心論文的總體引文影響力，總被引頻次越高，表明該組論文的影響力越大。核心論文總被引頻次超過(guò)1000篇次的研究前沿有海平面上升、海洋熱浪及其影響、北極海冰損失、凍土碳動(dòng)態(tài)、冰川質(zhì)量變化及甲烷排放。核心論文數(shù)和總被引頻次綜合表征了這些前沿主題的活躍度。核心論文平均出版年代表了某組核心論文的總體新舊程度。一個(gè)有很多新近發(fā)表的核心論文的研究前沿，通常提示其是一個(gè)快速發(fā)展的專(zhuān)業(yè)研究方向，即“新興前沿”。表中核心論文平均出版年在近3年（2017年7月之后）的“新興前沿”有7個(gè)。

表1 氣候變化領(lǐng)域研究前沿

3 氣候變化領(lǐng)域研究前沿文獻(xiàn)計(jì)量分析

3.1 核心論文刊載期刊分布

表2中給出了刊載氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文數(shù)量前10位的期刊，該10種期刊刊載的核心論文數(shù)占31個(gè)研究前沿核心論文總數(shù)的54.4%，達(dá)160篇。這10種期刊的5年平均影響因子均值達(dá)17.750（從4.927～46.486），基本都是業(yè)界公認(rèn)的高影響力期刊，其中包括

Nature

及其3種子刊、

PNAS

和

Science

等國(guó)際頂級(jí)期刊。

表2 氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文的主要刊載期刊（前10位）

3.2 核心論文的主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)、機(jī)構(gòu)

表3中給出了氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文的主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)。對(duì)氣候變化領(lǐng)域31個(gè)研究前沿核心論文貢獻(xiàn)最多的國(guó)家是美國(guó)，其參與的論文達(dá)180篇，占比61.2%，其次是英國(guó)，參與了106篇，占比36.1%。中國(guó)參與論文量排在第9位，共參與了46篇，與英美相比還存在較大差距。但中國(guó)的主導(dǎo)論文（第一作者或通信作者論文）量指標(biāo)表現(xiàn)較好，排在第4位，高于德國(guó)、法國(guó)、加拿大、瑞士和荷蘭這5個(gè)參與論文量排在前面的國(guó)家。

表3 氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文的主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)（前10位）

表4中列出了中國(guó)參與論文和主導(dǎo)論文的前沿主題分布，從表中可以看出，地面和湖泊表面溫度、城市熱島、黑碳和棕色碳、土壤有機(jī)碳、全球溫升2 ℃和氣溶膠輻射強(qiáng)迫是中國(guó)貢獻(xiàn)較大的幾個(gè)主題，主導(dǎo)論文量在2篇及以上；而中國(guó)在海洋熱浪及其影響、格陵蘭冰蓋融化、凍土碳動(dòng)態(tài)等12個(gè)主題的參與論文量為0，沒(méi)有貢獻(xiàn)核心論文。

表4 中國(guó)對(duì)氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文的貢獻(xiàn)

表5中給出了氣候變化領(lǐng)域294篇核心論文的主要貢獻(xiàn)機(jī)構(gòu)。不論是參與論文還是主導(dǎo)論文，都是美國(guó)機(jī)構(gòu)貢獻(xiàn)較大。參與論文排名前10位的機(jī)構(gòu)中（因?yàn)橛胁⒘校?2個(gè)機(jī)構(gòu)），有5個(gè)是美國(guó)機(jī)構(gòu)，2個(gè)法國(guó)機(jī)構(gòu)，瑞士、荷蘭、德國(guó)、英國(guó)和澳大利亞各1個(gè)機(jī)構(gòu)。其中，法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）是參與論文最多的機(jī)構(gòu)，共51篇。中國(guó)科學(xué)院參與論文17篇，排在第24位。主導(dǎo)論文排名前10位的機(jī)構(gòu)（共12個(gè)）中，有7個(gè)是美國(guó)機(jī)構(gòu)。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）和法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）各貢獻(xiàn)主導(dǎo)論文14篇，并列第1，中國(guó)科學(xué)院以主導(dǎo)論文10篇列第7位。

表5 氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文的主要貢獻(xiàn)機(jī)構(gòu)

3.3 施引論文年度分布

截至檢索日，氣候變化領(lǐng)域研究前沿的294篇核心論文在SCI數(shù)據(jù)庫(kù)共被引用了16672次，施引論文年度分布見(jiàn)圖1（分析基于2015—2020年的數(shù)據(jù)）。從圖中可以看出，施引論文逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)明顯，說(shuō)明氣候變化領(lǐng)域研究前沿相關(guān)主題的研究熱度近年來(lái)在持續(xù)增加（因2020年數(shù)據(jù)只統(tǒng)計(jì)到7月，故2020年數(shù)值有所下降）。

圖1 氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文的施引論文年度分布

3.4 施引論文主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)

從核心論文的施引論文貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)分布可以初步判斷哪些國(guó)家和地區(qū)在這些領(lǐng)域有研究布局。從施引論文看，仍然是美國(guó)遙遙領(lǐng)先，其次是中國(guó)（表6）。雖然中國(guó)對(duì)核心論文的貢獻(xiàn)僅排在第9位，但施引論文量排第2位，僅次于美國(guó)，顯示出中國(guó)在氣候變化研究領(lǐng)域積極追趕的態(tài)勢(shì)。

表6 氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文的施引論文主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)

4 部分重點(diǎn)研究前沿解讀

4.1 海平面上升

該前沿共有核心論文42篇，其中研究型論文39篇，綜述3篇。研究?jī)?nèi)容主要涉及20和21世紀(jì)海平面上升、南極冰蓋對(duì)過(guò)去和未來(lái)海平面上升的貢獻(xiàn)、風(fēng)暴潮和極端海平面、海平面上升導(dǎo)致洪水頻率增加等。

表7中給出了海平面上升主題核心論文的主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)和機(jī)構(gòu)。其中，美國(guó)參與的論文超過(guò)半數(shù)，占比66.7%，其次是法國(guó)（40.5%）、英國(guó)（38.1%）和荷蘭（38.1%）。TOP10的參與機(jī)構(gòu)中，美國(guó)機(jī)構(gòu)有4個(gè)，法國(guó)、荷蘭各有2個(gè)，英國(guó)、德國(guó)各1個(gè)機(jī)構(gòu)，其中以法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）參與論文最多，共14篇，占比33.3%。中國(guó)參與的論文有3篇，其中第一作者論文1篇，詳見(jiàn)表8。

表7 海平面上升研究前沿核心論文產(chǎn)出前十位國(guó)家和地區(qū)以及機(jī)構(gòu)

截至檢索日，這42篇核心論文共有施引論文2291篇，從施引論文產(chǎn)出國(guó)家和地區(qū)以及機(jī)構(gòu)來(lái)看，美國(guó)是最大的施引論文產(chǎn)出國(guó)，遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家，貢獻(xiàn)了1077篇，占比47.0%，其次是英國(guó)（557篇，占比24.3%），中國(guó)排在第6位（257篇，占比11.2%），與美、英、德相比還存在不小差距。

4.2 海洋熱浪及其影響

該前沿共有核心論文25篇，其中研究型論文22篇，綜述3篇。研究?jī)?nèi)容主要涉及極端海洋熱浪事件、海洋熱浪增加干旱風(fēng)險(xiǎn)、海洋熱浪對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響、海洋熱浪與全球變暖、海洋熱浪的趨勢(shì)等。

表8中給出了海平面上升主題核心論文的主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)以及機(jī)構(gòu)。其中美國(guó)和澳大利亞參與的論文遙遙領(lǐng)先，分別占比60.0%和56.0%。貢獻(xiàn)機(jī)構(gòu)TOP9中，澳大利亞機(jī)構(gòu)占了5個(gè)，第1—第4位均為澳大利亞機(jī)構(gòu)，其次是美國(guó)和英國(guó)，各2個(gè)機(jī)構(gòu)。其中以澳大利亞西澳大學(xué)參與論文最多，共12篇，占比48.0%。25篇核心論文中，沒(méi)有中國(guó)參與的論文。

表8 海洋熱浪及其影響研究前沿核心論文主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)以及機(jī)構(gòu)

截至檢索日，這25篇核心論文共有施引論文2306篇，從施引論文產(chǎn)出國(guó)家和地區(qū)以及機(jī)構(gòu)來(lái)看，美國(guó)是最大的施引論文產(chǎn)出國(guó)，遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家，貢獻(xiàn)了1351篇，占比58.6%，其次是澳大利亞（477篇，占比20.7%），中國(guó)排在第五位（198篇，占比8.6%），與美澳相比還存在不小差距。產(chǎn)出機(jī)構(gòu)前十名均為美國(guó)和澳大利亞機(jī)構(gòu)，其中美國(guó)機(jī)構(gòu)6個(gè)，澳大利亞4個(gè)。

4.3 北極海冰損失

該前沿共有核心論文24篇，均為研究型論文。研究?jī)?nèi)容主要涉及北極海冰損失及其預(yù)估、北極海冰損失對(duì)天氣和氣候的影響等。

表9中給出了北極海冰損失研究前沿核心論文的主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)以及機(jī)構(gòu)。其中以美國(guó)參與的論文最多，占比70.8%，其次是英國(guó)，占比37.5%。中國(guó)以2篇參與論文位列并列第8。前9個(gè)貢獻(xiàn)機(jī)構(gòu)中，美國(guó)機(jī)構(gòu)占了6個(gè)，英國(guó)機(jī)構(gòu)2個(gè)，韓國(guó)機(jī)構(gòu)1個(gè)。

表9 北極海冰損失研究前沿核心論文主要貢獻(xiàn)國(guó)家和地區(qū)以及機(jī)構(gòu)

截至檢索日，這24篇核心論文共有施引論文1096篇，從施引論文產(chǎn)出國(guó)家和地區(qū)以及機(jī)構(gòu)來(lái)看，美國(guó)是最大的施引論文產(chǎn)出國(guó)，貢獻(xiàn)了546篇，占比49.8%，中國(guó)排在第2位（243篇，占比22.2%）。前12名施引論文產(chǎn)出機(jī)構(gòu)中，以美國(guó)機(jī)構(gòu)最多，共7個(gè)，中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和挪威各1個(gè)。中國(guó)科學(xué)院以貢獻(xiàn)論文140篇，占比12.8%，居第1位。

5 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，當(dāng)前氣候變化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)主要集中在海平面上升、海洋熱浪及其影響、冰凍圈變化、碳儲(chǔ)量、溫室氣體排放、極端氣候事件、溫升2 ℃、氣候模式評(píng)估、氣候預(yù)測(cè)、地球表面溫度、城市熱島、歷史排放問(wèn)題、植被與全球變暖、氣溶膠輻射強(qiáng)迫、大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流與大西洋多年代振蕩、全球海洋數(shù)據(jù)產(chǎn)品與海洋碳匯、氣候變化對(duì)海洋生物的影響、厄爾尼諾與東、西風(fēng)爆發(fā)等方面。

總體上，美英仍是氣候變化領(lǐng)域研究前沿核心論文的主要貢獻(xiàn)國(guó)；中國(guó)處于追趕的狀態(tài)，高影響的論文成果較少。地面和湖泊表面溫度、城市熱島、黑碳和棕色碳、土壤有機(jī)碳、全球溫升2 ℃和氣溶膠輻射強(qiáng)迫是中國(guó)貢獻(xiàn)較大的幾個(gè)前沿主題。

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鄭秋紅,巢清塵,吳燦,等,2020.氣候變化研究的中國(guó)知識(shí)貢獻(xiàn)及其影響局限.中國(guó)人口·資源與環(huán)境,30(3):10-18.

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