NSFC/NSF大氣科學領域資助SCIE論文產出對比研究

李婧華

（中國氣象局氣象干部培訓學院，北京 100081）

大氣科學是地球科學的一個重要組成部分，主要研究發生在地球大氣中的各種時空尺度的運動及現象的演變規律，以及如何利用這些規律為人類的生產生活服務。大氣科學與人類生存、生活、生產關系密切，對社會經濟可持續發展具有重要意義。近年來，由于全球氣候變暖以及極端災害性天氣頻發，更引發了社會各界的廣泛關注。當前科技的迅猛發展和學科的交叉融合，推動了大氣學科的發展走向全方位地交叉與開放，使得大氣科學研究也更加重視交叉、綜合和集成[1]。

1986年中國國家自然科學基金委員會（NSFC）建立，其中地球科學部五處（大氣科學）負責大氣科學領域項目資助，范圍主要包括氣象學、大氣物理學、大氣化學與大氣環境等[2]。隨著我國對大氣科學領域研究的重視，以基金形式對大氣科學領域研究的資助力度不斷增強。NSFC大氣科學類項目立項呈現持續增加態勢，不僅促成了我國大氣科學研究的持續進步，更形成了一支核心研究機構和隊伍[3-4]。

美國國家科學基金會（NSF）創立于1950年，是美國提供科學研究資助的獨立聯邦機構，在美國近代科學技術發展過程中發揮了重要作用[5]。其中地球科學部下的大氣和地理空間科學處（Atmospheric and Geospace Sciences，AGS）主要資助大氣科學領域項目，如大氣化學、古氣候學、氣候與大尺度動力學以及物理與動力氣象學等基礎學科。

選擇美國作為我國的比較對象，分析兩國大氣科學領域資助基金論文的表現異同，對于量化NSFC對大氣科學領域的資助效果、促進NSFC對大氣科學領域重要研究主題的資助，以及推進我國大氣科學高質量研究，都具有重要和積極的意義。本研究以NSFC和NSF大氣科學領域資助項目產出的SCIE論文為研究對象，對2009—2021年間NSFC和NSF大氣科學項目資助的SCIE論文數量、論文影響力、高被引論文及研究主題等進行比較研究，試圖揭示中美兩國在大氣科學領域資助產出效能和科研影響力的差異，以期為我國“十四五”時期開展大氣科學領域研究布局、資源配置和政策制定等提供決策參考。

1 數據來源與研究方法

本文數據來源為NSFC和NSF網站發布的公開數據，分析項目數據為NSFC地球科學部五處（申請代碼：D05）和NSF大氣和地理空間科學處資助項目，獲得的項目信息包括項目編號、項目名稱、承擔機構、立項年份以及結題時間等。

2008年7月，Web of Science數據庫開始對基金論文資助項目進行標注，因此從準確性考慮，本文選取項目立項年份為2009—2021年。利用項目資助編號，通過Web of Science核心合集里基金授權號（FG）字段，檢索立項項目資助發文信息，文獻類型為Article和Review。

對檢索數據進行統計，分析NSFC和NSF的SCIE論文產出數量、篇均被引次數、國際合作、高被引論文等；并利用文本聚類軟件VOSviewer對產出論文主題進行聚類分析，比較二者資助產出主題的差異。

2 NSFC/NSF大氣科學領域資助SCIE論文分析

2.1 資助SCIE論文產出分析

2009—2021年，NSFC資助SCIE論文產出共17013篇，篇均被引次數為14.8次/篇。NSF資助SCIE論文產出9967篇，篇均被引次數為24.56次/篇。

從發文量看，NSFC項目SCIE發文量呈現不斷增加的趨勢，并于2011年后發文量超過NSF。從引用情況來看，NSFC資助SCIE論文的篇均被引次數低于NSF，但與NSF的差距在2016年后逐漸縮小（圖1）。

圖1 2009—2021年NSFC/NSF大氣科學項目資助SCIE論文產出數量及篇均被引次數 Fig. 1 Number of SCIE papers and number of citations per paper from atmospheric science projects funded by NSFC/NSF during 2009—2021

國際合作方面，NSFC共有5848篇國際合作論文，占SCIE論文產出的34.4%。NSFC主要合作國家有美國（3498篇）、德國（530篇）、英國（485篇）、加拿大（389篇）和日本（354篇）等。其中，與美國合作的論文占NSFC國際合作論文總數的59.8%。

NSF發表4563篇國際合作論文，占比為45.8%。NSF主要合作國家有中國（1487篇）、德國（721篇）、英國（666篇）、法國（430篇）、日本（409篇）和加拿大（409篇）。其中，NSF與中國合作論文占國際合作論文總數的32.6%。由此可見，中國和美國互為第一大合作國家，但NSF的國際合作率更高。

2.2 研究主題對比分析

資助項目的科研論文產出可以從側面反映出基金資助的方向。利用VOSviewer軟件，對NSFC/NSF大氣科學領域所有立項項目的SCIE論文產出的關鍵詞進行聚類。根據關鍵詞的共現及相互聯系的緊密型進行聚類，將聯系緊密的關鍵詞以相同顏色劃分為統一區塊，其中主題詞越突顯表明出現頻次越高。

從聚類結果看，NSFC資助大氣科學領域論文形成了4大核心研究領域（圖2），分別是：1）藍色聚類：氣候學研究，關鍵詞包括：季風、ENSO、大氣環流、年際變率等；2）黃色聚類：氣候變化研究，關鍵詞包括：溫度、趨勢、影響、二氧化碳、甲烷、排放等；3）綠色聚類：模式研究，關鍵詞包括：參數化、降水、模擬、對流、熱帶氣旋、微物理過程等；4）紅色聚類：大氣化學研究，關鍵詞包括：PM2.5、空氣污染、邊界層、傳輸等。

圖2 NSFC大氣科學領域資助SCIE論文關鍵詞聚類 Fig. 2 Keyword clustering of NSFC-funded SCIE papers of atmospheric science

NSF資助論文形成了4大核心研究領域（圖3），分別是：1）紅色聚類：氣候與氣候變化研究，關鍵詞包括：降水、ENSO、MJO、全球變暖、海洋、干旱等；2）黃色聚類：氣溶膠研究，關鍵詞包括：排放、臭氧、二次有機氣溶膠、顆粒物等；3）綠色聚類：空間天氣研究，關鍵詞包括：湍流、太陽風、磁層、磁場重聯等；4）藍色聚類：模式研究，關鍵詞包括：資料同化、雷達觀測、數值天氣預報等。

圖3 NSF大氣科學領域資助SCIE論文關鍵詞聚類 Fig. 3 Keyword clustering of NSF-funded SCIE papers of atmospheric science

3 NSFC/NSF大氣科學領域資助高被引論文對比分析

3.1 高被引論文產出對比

科睿唯安提出高被引論文概念，指在某學科領域中發表于10年內、被引次數排名在前1%以內的論文。高被引論文被認為是在學術共同體中具有較高“認可程度”的科研成果。為了研究NSFC/NSF資助的高影響研究，本文選取高被引論文進行分析。

2009—2021年，NSFC大氣科學領域資助產出192篇高被引論文，篇均被引次數為174.43次/篇。NSFC高被引論文數量呈現平穩上升的態勢。NSF大氣科學領域資助產出221篇高被引論文，篇均被引次數為223.49次/篇。NSFC高被引論文數量在2019年首次超過NSF，但在篇均被引次數上，與NSF仍有差距。

國際合作方面，NSFC共有123篇國際合作高被引論文，占高被引論文總數的64.1%。與美國合作高被引論文數量最多，達82篇，占NSFC高被引論文國際合作高被引論文數的66.7%。NSF發表157篇國際合作高被引論文，占NSF高被引論文總數的71.0%。其中與中國合作高被引論文數最多，達65篇，占NSF國際高被引論文總數的41.4%。NSF其他合作較多的國家有：德國（56篇）、英國（55篇）和法國（40篇）。

與SCIE論文產出相比，NSFC/NSF高被引論文的國際合作率均有提升，中美仍互為第一大合作國家，但NSFC與美國合作更多，產出是合作第二多德國（26篇）的3倍之多，而NSF國際合作更加廣泛，與德國（56篇）、英國（55篇）和法國（40篇）等歐洲國家合作仍較為密切。

圖4 2009—2021年NSFC/NSF大氣科學領域資助項目高被引論文產出情況 Fig. 4 Highly-cited papers from atmospheric science projects funded by NSFC/NSF during 2009－2021

3.2 高被引論文研究主題對比

從NSFC與NSF資助高被引論文的關鍵詞來看（表1），兩者存在著較大的差異。NSFC高被引論文的關鍵詞主要集中在大氣化學、大氣環境和健康等研究領域，高頻關鍵詞涉及空氣污染、PM2.5、源解析、顆粒物、黑碳、人為排放和氣溶膠。NSF高被引論文的研究主題主要以氣候和氣候變化為核心，涉及數值模式、動力氣象學、大氣化學等多個領域。總體而言，從主題分布范圍來看，NSF高被引論文比NSFC的研究主題范圍分布更廣。表2和表3分別給出了NSFC/NSF高被引論文Top10信息。

表1 NSFC/NSF高被引論文的關鍵詞及詞頻 Table 1 Keywords and word frequency of NSFC/NSFfunded highly-cited papers

表2 2009—2021年NSFC大氣科學領域資助高被引論文Top10 Table 2 Top 10 NSFC-funded highly-cited papers of atmospheric science during 2009－2021

表3 2009—2021年NSF大氣科學領域資助高被引論文Top10 Table 3 Top 10 NSF-funded highly-cited papers of atmospheric science during 2009－2021

4 小結與討論

在NSFC的持續資助下，我國大氣科學領域SCIE發文量不斷增長，并且出現了一批具有國際影響力的高被引論文，但篇均被引次數等反映整體影響力的指標方面，仍與NSF資助論文有一定差距。篇均被引次數低，一方面是由于發表論文總量較大[6]，另一方面也反映出NSFC資助論文質量與NSF有差距，論文影響力相應較低。

國際合作有助于提高論文影響力。NSFC和NSF的高被引論文國際合作率均提升，但NSF的國際合作率更高。在NSFC資助的國際論文中，接近60%的資助論文是與美國進行合作，合作國家廣度和深度有待進一步增強。在推動國際科技合作中，NSFC能夠發揮基礎研究國際合作的紐帶作用[7]，擴大國際合作資助規模和空間，拓展和深化多邊合作，提高國際科技合作的水平和深度，從而增強科技產出的國際影響力。

NSFC高被引論文數量上與NSF差別不大，但在科研影響力上仍有差距。相比于NSFC高被引論文主要集中于空氣污染、空氣質量和PM2.5等大氣化學方面的研究主題，NSF高被引論文的研究主題范圍分布也更為廣泛。這與NSF重視科學戰略研究和明確資助部署頂層設計，在實際工作中以推動基礎科學研究為重有著密切關系[8]，但目前我國的基礎研究對國家需求的響應還遠遠不夠[9]。2021年，NSFC大氣科學處對申請代碼進行最新調整，進一步優化了大氣學科的資助布局。面向未來，NSFC大氣科學領域應進一步加大資助力度，加強頂層設計，兼顧基礎理論與前沿技術研究，注重關鍵領域的資助效能，使NSFC成為突破和解決“卡脖子”關鍵技術難題背后的基礎理論和核心技術的重要力量，從而助力實現我國氣象科技自立自強。