知識圖譜視角下近十年氣候變化經濟影響研究進展和前沿

宋玉 潘志華 龍步菊 倫飛 黃娜 王琦 楊英達 葛禹銘 葛伊娟

（1 中國農業大學資源與環境學院，北京 100193；2 中國農業大學土地科學與技術學院，北京 100193）

0 引言

氣候變暖帶來的全球挑戰不斷加劇，在減排前景復雜的國際環境下，評估氣候變化造成的經濟影響，采取適合區域發展的適應措施以應對未來氣候挑戰，一直以來是氣候變化科學研究的熱點[1-3]。其中，對氣候變化影響的社會經濟成本和氣候變化適應路徑成效（Climate Change Costs and Adaptation Pathways）的經濟分析，是氣候變化研究的核心內容之一。

近10年來，國內外對氣候變化經濟影響的內涵、過程、評估對象、體系、應對策略與實踐等方面進行了廣泛的研究和探討。以貨幣內涵角度劃分的氣候變化經濟影響可以分為兩個基本類別：直接經濟損失和間接經濟損失[4-5]。直接經濟損失一般指升溫、氣候事件帶來的直接貨幣損失，包括市場損失如經濟增長能力、資產、建筑物、貨物和服務損失，以及非市場損失如健康受損、生命損失等[6-7]。間接經濟損失指受到直接經濟損失影響，其他產業部門和經濟整體由于貨物、服務和業務中斷等造成的經濟損失[8]。其中直接經濟損失通過損失邊際成本和損失函數等形式計算[9]，間接經濟損失則往往通過氣候變化評估模型（IAMs）進行估算[10]。以氣候變化影響過程劃分包括升溫情景的經濟預測[11]和不同極端天氣氣候事件的經濟影響評估，其中極端天氣氣候事件包括極端降水、高溫熱浪和復合極端事件等[12-13]。另外以評估對象進行劃分，氣候變化經濟影響研究則廣泛涵蓋了對農、林，以及不同工業、服務業，勞動力分布等的經濟影響[14-16]。除此之外，根據研究體系和對應措施，氣候變化經濟影響研究涵蓋了社會經濟系統應對氣候變化能力的一系列研究，主要包括風險管理、脆弱性、適應性、可持續發展等方面的研究[17-18]。由此可見，氣候變化經濟影響研究領域涵蓋的研究范圍廣泛，且與多學科存在交叉。

由于氣候變化經濟影響研究范圍廣泛，幾十年來該領域積累了大量研究基礎，因此使用文獻計量方法梳理該領域發展脈絡，分析研究熱點，對我國尋求研究突破以加強氣候變化領域的國際話語權尤為重要。劉麗等[19]基于1995—2014年間該領域發表的10781篇文獻對領域整體發展和各國發展概況進行了總體分析。由于該領域發表的文獻量大，使用計量方法揭示領域發展規律存在一定挑戰，在分析時需要通過選擇合理的研究周期對文獻的數量進行控制。近年來氣候變化經濟影響領域發文量的持續迅速增長，同時2015年氣候變化大會《巴黎協定》對全球綠色、低碳、可持續發展的積極倡導，這使得近年來氣候變化經濟影響研究對象和潛在熱點都可能產生了一定變化。因此，為避免與前人研究重復，同時把握近年來的研究趨勢發展和熱點演化，我們選取自2010年起氣候變化經濟影響領域發表于WOS的15981篇文獻進行分析。在此背景下，為了更加全面地了解和把握國內外氣候變化經濟影響的研究現狀和熱點，本文運用知識圖譜方法，對該領域的相關文獻進行以定量分析為主、定性分析為輔的可視化文獻計量研究。通過分析該領域文獻的年代分布和主題分類，解析研究熱點的動態演進和發展趨勢。本研究為把握氣候變化經濟研究熱點和脈絡，明確發展趨勢，促進我國氣候變化經濟影響評估體系的建立及探索新的研究方向提供了支持。

1 研究方法

1.1 數據來源

選取Web of Science（WOS）作為文獻檢索平臺，在高級檢索中選擇Web of Science核心合集，專業檢索式為：TS=(("climate change" OR "global warming") AND (impact OR damage OR loss OR influence) AND (economic))，檢索時段設置為2010年1月1日—2021年5月29日，在剔除標題明顯無關的文獻后，得到15981篇與主題相關的文獻作為研究樣本，將所有文獻導出為純文本txt格式，以備后續分析。

1.2 數據處理

1.2.1 軟件

目前用于知識圖譜研究的軟件較多，需根據研究目的選擇合適的分析工具。本文結合多種文獻計量軟件，基于共詞分析（Co-word analysis），以關鍵詞共現為基礎對氣候變化經濟影響領域2010年以來發表于WOS核心合集的文獻進行梳理，使用軟件包括Co-Occurrence（簡稱COOC），VOSviewer以及CiteSpace。其中COOC為學術點滴團隊開發的文獻計量綜合分析軟件，綜合了數據清洗，共現矩陣分析、樣本聚類和多種矩陣處理方法，具有功能多樣、操作簡便等一系列優點，在文獻計量研究領域具有很高的應用前景[20]。VOSviewer由荷蘭萊頓大學發布[21]，在共現聚類和圖譜展示上具有一定優勢，是文獻計量可視化圖譜的重要繪制工具之一，常與其他軟件搭配使用[22]。CiteSpace為美國德雷克塞大學陳超美博士開發的開放式可視化軟件[23]，在文獻計量和知識圖譜繪制研究中應用廣泛，常用于識別和顯示研究熱點的演進和發展趨勢，在研究時序演進可視化處理方面具有廣泛的應用[24-25]，與前面的兩種軟件形成了良好的互補。根據不同的數據處理需要，我們組合使用以上3種軟件，共同完成本文的數據處理與可視化分析。

1.2.2 數據預處理

在對文獻分析前，需要對文本進行預處理，完成文本的清洗和去重等工作。首先對文本進行數據清洗，如Climate Change在關鍵詞的表述中包括Global Warming；Climate-Change；Climatic Change；Climate Changes；Global Climate Change等不同表述方式，導致存在諸如同義詞、連字符連接或者單復數等同義但不同形式的詞組單元。同義詞會影響Climate Change這個共同語義的統計頻次。因此需要對同義詞進行篩選和合并。之后篩除無清晰語義指向詞語，如Climate、Impacts等，完成文本的清洗。文本清洗后對文本進行文獻去重處理。文本清洗和去重使用COOC6.725完成。

1.2.3 數據分析

本文所使用的文獻計量方法主要基于共詞分析。詞的共現（Co-occurrence）指在文檔中同時出現的兩個或多個詞。共現反映了詞之間的相似程度或固定搭配[25]。基于假設論文的關鍵詞經過作者精心挑選，論文關鍵詞能夠揭示文獻的研究內容，反映文獻的研究主題[26]。以此為基礎，關鍵詞的共現關系可以揭示研究領域內的關鍵研究主題和特征。因此，后續數據分析主要針對論文的關鍵詞。

主題聚類分析：基于關鍵詞的共現關系，可通過聚類分析把關聯密切的關鍵詞聚集在一起形成不同的類別，以此分析某一領域下的主題分類[27]。本文使用COOC選取高頻關鍵詞，選擇樣本內頻次大于50的關鍵詞（共102個），計算高頻關鍵詞間共現關系，并繪制詞云圖。之后使用VOSviewer1.6.16對高頻關鍵詞的共現矩陣進行VOS聚類分析[28]，選取直線/模塊化（LinLog/modularity）標準布局[21]，采用網絡連接圖展示聚類結果，對氣候變化經濟影響領域的重要研究主題進行分析。

熱點演進分析：時序圖（Timeline Plot）以共現分析為基礎，通過研究熱點間的聯系及其時空分布，展示熱點的演進趨勢[25]。本文使用CiteSpace5.7.R2分析關鍵詞，在CiteSpace操作界面中，時間設置為2010—2021年，時區間隔為1。節點類型選擇關鍵詞，TopN保持默認值50。由于樣本內文獻數量多，為了使可視化結果更加直觀，結構更清晰合理，選取pathfinder和sliced network進行修剪。同時每種類別下設置展示的關鍵詞數量為1。通過關鍵詞的時序圖演進對領域內主題發展趨勢展開分析。

前沿熱點分析：突顯（Burstness）指一定時段內引用或關鍵詞使用頻次出現大幅變化的情況，通過突顯分析（Burst Detection）可觀察共引或關鍵詞的衰落或興起，探測領域內的新興熱點或者分析領域內較為分散出現的躍遷[29]。CiteSpace基于Kleinberg 突變檢測法，提供了系統的突顯分析工具，可用于檢索研究前沿的熱點詞匯[30]。因此我們使用CiteSpace對氣候變化經濟影響研究中出現的突顯詞進行探測，并選取突顯強度最高的20個關鍵詞對前沿熱點進行分析。

2 結果

2.1 發文量時間分布

某一研究領域的發文數量與時間分布，反映了該領域的研究進程和現狀，揭示了其研究發展的總體趨勢[31]。圖1中統計了氣候變化經濟影響領域2010年以來的論文發表情況，其中由于2021年只統計到當年的5月發文量，因此未在圖中顯示。從圖1中可以看出，氣候變化經濟影響領域的發文量呈現比較穩定的逐年遞增的趨勢，表明氣候變化經濟影響研究處于良性發展中，持續吸引越來越多的研究關注。

圖1 氣候變化經濟影響領域2010—2020年度文章出版量、出版累積量與年份分布 Fig. 1 The annual publication output, accumulated output and year distribution in the field of the economic impact of climate change during 2010－2020

2.2 研究主題聚類

關鍵詞共現反映了關鍵詞之間的相似程度或是固定搭配[25]，可揭示研究領域的重要主題和研究特征。圖2分別展示了高頻關鍵詞的分布圖（圖2a）及基于關鍵詞共現關系的主題聚類（圖2b）。圖2a中不同字體大小代表該關鍵詞的頻次。

圖2b根據關鍵詞的共現關系，將除Climate Change外的101個高頻關鍵詞按VOS聚類為6個不同主題。圖 2b中不同顏色代表了聚類的類別，相同顏色表示同一主題，節點的大小代表關鍵詞的頻次高低，節點之間的連線粗細程度代表了關鍵詞之間聯系的強弱。表1中列出了各聚類主題下頻率最高的8個關鍵詞。根據各類別中關鍵詞的語義聯系，結合文獻內容，氣候變化經濟影響中根據高頻關鍵詞共現聚類的6個重要研究主題歸納總結如下。

表1 氣候變化經濟影響領域聚類主題前8高頻關鍵詞 Table 1 The top 8 high-frequency keywords for main topic clustering in the field of the economic impact of climate change

圖2 氣候變化經濟影響領域高頻關鍵詞分布及其VOS聚類 （a）詞云分布圖（b）聚類網絡圖 Fig. 2 Distribution of high-frequency keywords and VOS clustering in the field of the economic impact of climate change (a) the work-cloud visualization, (b) the co-occurrence network visualization

主題1，氣候變化下減排和可持續發展（Emissions and Sustainable Development）。該類別包含的研究內容比較寬泛，主要包括空氣污染、節能減排、循環經濟、能源利用、環境評價，以及城市化的經濟影響，還包括了減排和可持續發展的一些常用研究方法，如一般均衡模型、綜合評估模型、生命周期評估等。此外關鍵詞“中國”為此類別中出現頻率前4的關鍵詞，表示我國關于氣候變化經濟影響的許多研究集中在減排和可持續發展這一類別中。

主題2，氣候變化下適應與風險管理（Adaptation and Risk Management）。主要包括氣候變化下極端天氣和災害相關的經濟影響研究，災害類型主要包括洪水、干旱和其他自然災害，以及海平面上升等。此外該主題下還包括了系統的脆弱性、適應能力以及不確定性的評估等。研究方法主要有危險評估、遙感和GIS、成本收益分析等。

主題3，氣候變化下氣候公平與發展（Climate Equity and Development）。主要包括發展中國家氣候公平、貧困、健康與地區經濟發展之間的關系，以及這些地區可持續發展目標的實現等研究。典型研究地區如印度、巴基斯坦。

主題4，氣候變化下資源管理——土地利用、能源作物、林業與生態系統（Resources-Land Use, Forestry, Ecosystem and Global Change）。主要包括氣候變化下土地利用、能源作物、林業、生物量、碳固存、生物多樣性和物種分布等生態資源相關的經濟影響和管理研究。典型的研究區域如歐洲。

主題5，氣候變化下資源管理——漁業及生計（Resources-Fishery and Livelihoods）。主要包括氣候變化對水產養殖業、漁業等自然資源的經濟影響研究，以及對旅游業、生活模式和政府管理的影響研究等。

主題6，氣候變化下資源管理——農業和水安全（Resources-Agriculture and Water）。主要包括氣候變化對農業、食品加工業，以及灌溉、地下水等用水資源的經濟影響研究。

將2010年以來WOS核心合集中包含高頻關鍵詞的氣候變化經濟影響文獻按以上6個研究主題進行劃分時，主題1～主題6分別包含文獻3229篇，2813篇，859篇、1600篇、846篇和921篇。不包含高頻關鍵詞的文獻未統計在此列表中。

2.3 熱點演進趨勢分析

時序圖主要展示了節點（關鍵詞）間的聯系及其隨時間的變化，顯示了論文關鍵詞間的相互影響和更新，展示了知識域隨時間的演化過程[32]。使用CiteSpace中的時序圖揭示2010年以來WOS核心合集氣候變化經濟影響研究中共現關鍵詞隨時間的變化，以了解研究熱點隨時間的演進發展，結果見圖3。圖3中節點大小代表關鍵詞出現的頻次，連線表示關鍵詞之間的聯系。由于圖中出現的熱點關鍵詞較多，結合2.2節中的主題聚類，根據關鍵詞的主題和聯系進行了分類和梳理。

圖3 氣候變化經濟影響領域基于關鍵詞共現的研究熱點時序演進 Fig. 3 A timeline visualization of the keywords co-occurrence network for hot spot migration in the field of the economic impact of climate change

CiteSpace以Q值（Modularity）和S值（Silhouette）作為評價網絡結構和聚類效果的繪圖標準。其中Q>0.3表示社區結構顯著，S>0.5表示聚類效果合理。本文中Q=0.4237，S=0.7154，時序網絡符合結構標準。

從圖3中可以看出，2010年的重要關鍵詞在后續年份的研究中都有良好發展，主題的延續性高，關鍵詞間的交叉性和聯系多。具體來看，自2010年起的本研究區間初始期，氣候變化經濟影響研究包括了高頻次關鍵詞生命周期評估（Life Cycle Assessment）、生態系統服務（Ecosystem Service）、新能源（Renewable Energy）、二氧化碳排放（Carbon Emission）、 可持續發展（Sustainable Development）、減排（Mitigation）、中國（China）和模型（Modeling）。在2.2節中主要屬于主題1氣候變化下減排和可持續發展中。2010年以后這些初始高頻關鍵詞的關聯內容得到了迅速發展，在后續研究中與這些關鍵詞相關的主題有很好的延續。對2011年后關鍵詞的類型分析顯示，2011年后的研究熱點演替主要呈現兩條發展路徑：研究對象的不斷擴展以及研究方法或解決方案的不斷探索，兩者呈一定程度上的交叉交替發展趨勢。根據兩個方向占各年熱點中的比重，可以2016年為分界，將該領域研究區分為2011—2016年對象擴展期，2017—2021年方法方案探索期兩個研究階段。其中2011—2016年研究對象擴展期主要針對不同對象的氣候變化經濟影響及其需求與消費情況展開研究；而2017—2021年方法方案探索期在研究熱點上傾向跨學科多目標研究方法和評估方法的引入，以及氣候變化經濟影響緩解技術和解決方案的研究。下面結合熱點關鍵詞演進對兩個階段進行具體分析。

2011—2016年對象擴展期。根據研究對象變化，其可分為兩個階段，2015年以前，氣候變化經濟影響研究重點關注碳排放（Carbon footprint 2011Carbon leakage 2012）、能源（Energy consumption 2011Energy policy 2011 Energy use 2012Hydropower 2014Energy demand 2015Boigas 2015）和水資源（Groundwater 2011Water quality 2012Water security 2013）等資源需求與消費的情況。但隨著2015年污染（Pollution 2015）和冰川（Glacier 2015）進入研究熱點，此后氣候變化經濟影響研究中經濟和環境可持續發展的相關熱點不斷增加。如生態環境（Environmental sustainability 2011Biodiversity 2012Mangrove 2012Biological invasion 2016Ecology 2016Environmental kuznets cruve 2016Habitat 2016）、循環經濟（Recycling 2014）和可持續發展（Social-ecological system 2012Sustainable development goal 2016）等在熱點關鍵詞中的比重不斷增加。此階段也包括研究對象向其他社會經濟方面的擴展，如城市（City 2013）、健康（Health 2012）、交通（Transportation 2015Electric vehicle 2016）、農業畜牧業（Dairy farming 2014）等。還包括一些社會經濟系統評價方法（Economic valuation 2013Economic analysis 2013CGE 2014 Damage function 2015）和其他評估對象或方法的研究（Exposure 2013Sensitivity 2013 Indicator 2013Innovation 2014Trend 2014Narrative 2014Discourse 2015）。

隨著熱點在研究對象上從碳排放等向經濟環境可持續發展的轉化，自2017年起，研究熱點進一步轉移到方法和方案上。2017—2021年進入研究方法和解決方案的迅速擴展期，具體包括針對不同研究對象的氣候變化經濟影響緩解或適應方案，以及通過交叉學科引入氣候變化經濟影響的新評估方法或研究方法的探究。

首先在傳統研究對象上，碳排放（E n e r g y transition 2017Hydrogen 2021）、水資源（Rainwater harvesting 2017Water use efficiency 2018Desalination 2020）等從之前對資源的需求消費轉向對相關解決方案的關注。農業（Climate smart agriculture 2021Pig 2021）、城市（Green infrastructure 2017Urban planning 2018）、健康（Mental health 2020Covid-19_2020Lockdown 2021）、循環經濟（Circular economy 2017）、環境和經濟可持續發展（Transformation 2018Naturebased solution 2019Sustainable 2020Trade openness 2020Financial development 2020Ecological footprint 2020Nature resource 2020Mountain 2021）在研究對象和解決方案上均得到進一步發展。

其次，在社會經濟評估和研究方法上，原有經濟評估進一步發展（Economic value 2019Economic cost 2019）。同時跨學科的環境經濟可持續評估（Environmental accounting 2019Input-output model 2019Contingent valuation 2019Vulnerability index 2020）和多學科復合經濟分析和技術方法得到極大發展（Maxent 2017LMDI 2017Principal component analysis 2017Agent-based model 2018Muti-criteria decision analysis 2018Techno-economic analysis 2018）。此外，與新興學科的交叉技術融合也得到重視（Bibliometric analysis 2019Machine learning 2019Random forest 2020Artificial intelligence 2020）。

除按照研究對象和方法方案劃分外，還有部分熱點關鍵詞由于在時間上發展連貫，不能按照以上原則進行劃分。這些關鍵詞主要包括在2.2中主題2氣候變化下適應與風險管理和主題3氣候變化下氣候公平與發展中。相關研究熱點分別為：災害和極端天氣（Extreme event 2011Heat stress 2013Heat wave 2015Flood risk management 2015Risk perception 2016Disaster risk reduction 2016Flood damage 2018SPEI 2021），以及氣候公平（Poverty 2011Perception 2012Gender 2014Inequality 2015Stakeholder 2016Small island 2017Ethics 2017Wellbeing 2018）。

2.4 前沿熱點分析

前沿熱點研究中常用的研究方法為突顯分析（Burst Detection）。突顯分析主要根據一定時段內某一關鍵詞頻次的較大變幅來反映研究中衍生的新興熱點或者研究中較為分散的內容躍遷[28]。本文采用突顯分析對2010年以來WOS核心合集氣候變化經濟影響領域相關文獻的關鍵詞衰落或興起進行分析，以分析氣候變化經濟影響中的前沿變化。

從圖4可以看到，突顯強度最高的前20個關鍵詞中，12個關鍵詞出現在2017年以前，8個關鍵詞出現在2017年以后，即2017年以后出現的前沿熱點在較短時間內就呈現高強度的研究趨勢。由此可以看出，氣候變化經濟影響研究領域目前發展迅速，研究活躍度高。

圖4 氣候變化經濟影響領域前20個突顯詞前沿熱點 Fig. 4 Top 20 keywords with the strongest citation bursts for frontiers in the field of the economic impact of climate change

近年來的新興熱點主要有技術經濟分析（Techno-Economic Analysis，2016—2021），巴黎協定（Paris Agreement，2018—2021），城市規劃（Urban Planing，2018—2021），伊朗（Iran，2018—2019），循環經濟（Circular Economy，2019—2021），基于自然的解決方案（Nature-Based Solution，2019—2021），機器學習（Machine Learning，2019—2021），不平等（Inequality，2019—2021）。除Iran外，其他關鍵詞在2021年均保持突顯，是近年來的重要研究熱點。從關鍵詞的類型可以看出，目前新興熱點主要集中在氣候變化經濟影響的分析方法及解決方案上，這和2.3節中觀察到的近年研究演進趨勢相一致。

3 結論

氣候變化經濟影響研究的熱點和趨勢分析對促進我國氣候變化經濟影響評估具有重要的意義。本文采用文獻計量方法，通過對2010年以來發表于WOS核心合集的15981篇文獻進行分析，對氣候變化經濟影響領域的研究熱點進行聚類，并對熱點演進和該領域內近年來的新興熱點進行了分析，結果以知識圖譜形式展示。

基于高頻關鍵詞共現的VOS聚類顯示，2010年以來氣候變化經濟影響研究領域可分為6個重要研究主題：減排和可持續發展、適應與風險管理、氣候公平與發展、資源管理——土地生態等、資源管理——漁業及生計等、資源管理——農業和水安全。各主題分別包括文獻3229篇，2813篇，859篇，1600篇，846篇和921篇。

基于共詞的時序圖反映出該領域的研究發展主要包括兩條演進路徑，分別為對氣候變化經濟影響研究對象的擴展，以及對氣候變化經濟影響的研究方法和對策方案的探索，兩者存在一定程度上的交替交叉。但自2017年起，該領域內的熱點較明顯向方法方案演進路徑遷移。另外關鍵詞的突顯分析顯示，2017年以來前沿熱點主要集中于方法方案上。近年前沿熱點具體包括技術經濟分析（Techno-Economic Analysis），巴黎協定（Paris Agreement），城市規劃（Urban Planing），循環經濟（Circular Economy），基于自然的解決方案（Nature-Based Solution），機器學習（Machine Learning）和不平等（Inequality）。

通過分析氣候變化經濟影響領域自2010年以來的研究現狀和前沿熱點，本研究為把握氣候變化經濟研究的熱點和脈絡，明確發展趨勢和研究熱點，促進我國氣候變化經濟影響研究提供了思路。