基于SCIE數(shù)據(jù)庫的國際深海研究文獻計量分析

劉燕飛, 王金平, 高 峰

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基于SCIE數(shù)據(jù)庫的國際深海研究文獻計量分析

劉燕飛, 王金平, 高 峰

(中國科學(xué)院蘭州文獻情報中心, 甘肅 蘭州 730030)

利用數(shù)據(jù)分析工具Thomson Data Analyzer(TDA)和網(wǎng)絡(luò)分析工具UCINET對SCIE文獻數(shù)據(jù)庫2007–2016年國際深海研究文獻數(shù)據(jù)進行計量分析, 以期揭示國際深海研究的現(xiàn)狀、趨勢和熱點分布。研究結(jié)果表明: (1)國際深海研究論文在近十年來持續(xù)增長, 英國、美國、法國和德國在深海研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力最強, 其中美國處于研究合作核心地位。(2)中國科學(xué)院、俄羅斯科學(xué)院和美國伍茲霍爾海洋研究所等是主要的發(fā)文機構(gòu), 其中伍茲霍爾海洋研究所處于研究合作核心地位。(3)與國際深海研究聯(lián)系最緊密的學(xué)科領(lǐng)域包括海洋與淡水生物學(xué)、海洋學(xué)、地球科學(xué)綜合、生態(tài)學(xué)等。(4)深海研究的熱點分布在深海生物多樣性研究、深海營養(yǎng)環(huán)境研究、海底無脊椎動物研究, 以及海底有孔蟲類和食物網(wǎng)分析研究。(5)中國在深海領(lǐng)域的研究發(fā)展迅速, 但國際影響力較為欠缺。未來, 中國需要加強該領(lǐng)域氣候變化、海洋生物等方向的研究, 并借助高水平的國際合作, 進一步提升國家和機構(gòu)在深海研究方面的國際影響力。

深海研究; 文獻計量; 發(fā)展態(tài)勢; SCIE數(shù)據(jù)庫

深海作為海洋系統(tǒng)的重要組成部分, 蘊含豐富的礦產(chǎn)和生物資源, 在整個地球科學(xué)和全球變化研究中都處于十分重要的地位。深海研究不僅支撐著國家發(fā)展的戰(zhàn)略需求, 還孕育著地球系統(tǒng)科學(xué)新的理論革命[1]。但是迄今為止, 人類對于深海還知之甚少。深海研究是當(dāng)前地球科學(xué)的前沿領(lǐng)域。隨著對深海研究重視程度的增加, 國際上不斷開展深海研究和探測計劃, 例如“國際綜合大洋鉆探計劃”[2](IODP)、“國際大洋中脊計劃”[3](InterRidge)、歐洲“海底觀測網(wǎng)計劃”[4](ESONET)、美國和加拿大“海王星”海底觀測網(wǎng)絡(luò)計劃[5](NEPTUN)、日本“新型實時海底監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)計劃”[6](ARENA)等, 這些深?？茖W(xué)研究和探測計劃的實施對深?？茖W(xué)研究的發(fā)展具有重要推動作用[7]。

鑒于深海科學(xué)研究的重要意義, 國內(nèi)外開展了許多關(guān)于深海資源開發(fā)、深海高新技術(shù)和深海生物群落等總體發(fā)展趨勢的研究。例如, 劉少軍等[8]對深海采礦研發(fā)現(xiàn)狀進行分析后指出, 深海資源開發(fā)競爭正迅速加劇; 高艷波等[9]對深海高技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的總結(jié)表明, 深海油氣資源開發(fā)技術(shù)和裝備是國際海洋高技術(shù)競爭的熱點, 并將引領(lǐng)和支持深水油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展; 深海海洋平臺[10]、深海潛水器[11]、滑翔機[12]等技術(shù)開發(fā)研究受到高度重視[13]; 深海微生物資源開發(fā)也成為國際爭奪的焦點[14-15]。以上研究主要側(cè)重深海研究中的某一重點方向, 且并未從文獻計量這一角度進行分析。在深海領(lǐng)域研究的文獻計量分析方面, 顧笑迎等[16]對1900—2012年深海資源研究進行了文獻計量分析, 指出深海沉積物與深海生物資源是深海資源研究的熱點; Belter基于文獻計量分析總結(jié)美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)近十年在大氣和海洋領(lǐng)域的研究, 但該研究只針對單一機構(gòu), 并且重點不在于深海研究[17-18]。

綜上, 雖然深海研究受到廣泛關(guān)注, 但國內(nèi)外研究中尚無近十年來深海研究整體狀況的文獻計量分析, 本文研究將有助于填補這一空白, 分析結(jié)果將有助于為該領(lǐng)域聚焦研究目標(biāo)和尋找突破口提供科學(xué)依據(jù)。本文基于文獻計量學(xué)方法, 采用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)方法描述、評價和揭示深海研究的現(xiàn)狀、趨勢和熱點分布, 以期為深海領(lǐng)域的相關(guān)研究和決策提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文通過文獻計量學(xué)的方法來揭示深海研究的發(fā)展態(tài)勢。文獻數(shù)據(jù)來源于美國信息科學(xué)研究所(ISI)的科學(xué)引文索引擴展(Science Citation Index Expanded, SCIE)數(shù)據(jù)庫, 該科技期刊文獻檢索系統(tǒng)收錄了世界范圍內(nèi)各學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)最優(yōu)秀的科技期刊, 收錄的論文能夠反映科學(xué)前沿的發(fā)展動態(tài)[19]。在SCIE數(shù)據(jù)庫中, 以檢索式為“abyssal” or “dipsey” or “dipsy” or “bathybic” or “benthic” or “bathypelagic” or “hypobenthos” or “abyssalpelagic” or “bathythermograph” or “abysmal sea” or “deep sea” or “deep-sea” or “deep ocean” or “blue water” or ((“deep-water” or “deep water”) and (sea or ocean))按主題進行檢索; 分析數(shù)據(jù)時段為2007—2016年; 數(shù)據(jù)庫更新日期為2017年11月10日; 文獻類型包括研究論文(Article)、學(xué)術(shù)會議論文(Proceeding article)和研究綜述(Review)。共檢索到深海領(lǐng)域研究文獻40 678篇。

本文利用湯森路透集團開發(fā)的數(shù)據(jù)分析工具Thomson Data Analyzer(TDA)進行科技期刊引文數(shù)據(jù)分析, 利用社會網(wǎng)絡(luò)分析工具UCINET進行文獻數(shù)據(jù)挖掘與可視化處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 研究總體趨勢

2007—2016年, 全球深海研究領(lǐng)域共發(fā)表論文40 678篇。全球深海研究論文數(shù)量除了2014年回落(–9.1%)之外, 其他年份均呈增長態(tài)勢, 年均復(fù)合增長率為5.1%, 最大年度增長率達16.3% (2015年)。以上深海研究相關(guān)文獻的統(tǒng)計分析表明, 近十年來, 國際深海研究在全球范圍內(nèi)受到持續(xù)關(guān)注(圖1)。

圖1 2007—2016年深海研究論文總量的年代變化

2.2 主要研究力量

2.2.1 主要國家

1) 主要國家概況

2007—2016年, 國際深海研究較多的國家主要有美國、英國、德國、法國、中國、澳大利亞、加拿大等國家。其中美國在該領(lǐng)域具有絕對優(yōu)勢, 深海領(lǐng)域研究發(fā)文量占國際論文總數(shù)的29.2%, 并且總被引次數(shù)最高。英國、法國和德國在該研究領(lǐng)域具有較強的學(xué)術(shù)影響力, 位居首位的是英國, 篇均被引次數(shù)達17.2次/篇(表1)。中國在深海研究領(lǐng)域顯示出迅猛的發(fā)展勢頭, 近十年來發(fā)文量顯著增加, 年平均增長率達16.7%, 遠(yuǎn)超德(7.7%)、英(5.8%)、法(5.0%)、美(4.5%)等國(圖2)。雖然中國發(fā)文量位居全球第五, 占比7.9%, 但篇均被引次數(shù)(8.7次/篇)位列發(fā)文量前10位國家的末位。以上分析凸顯出中國雖然在深海研究領(lǐng)域發(fā)展迅猛, 但學(xué)術(shù)影響力不足的問題。

表1 2007—2016年深海研究發(fā)文量前10位的國家

2) 主要研究國家研究主題

表2為發(fā)文量前10位國家主要的深海研究主題比較。結(jié)果表明, 各國在深海研究領(lǐng)域除了大型無脊椎動物、富營養(yǎng)化、底棲生物、生物多樣性、穩(wěn)定同位素、沉積物和有孔蟲類等共有的基本研究主題之外, 還進行了各自的特色主題研究。例如, 美國側(cè)重氣候變化、海水缺氧、珊瑚礁等特色主題研究; 英國、德國、法國等國家側(cè)重地域影響的南大洋、地中海、北極等主題和海洋生物學(xué)的新物種、生物地理學(xué)等主題; 澳大利亞側(cè)重珊瑚礁、氣候變化、南大洋等特色研究。

圖2 2007—2016年深海研究前5位國家的發(fā)文量變化

表2 主要研究國家的研究主題比較

中國的研究主題有所不同, 特色研究主題詞偏重生態(tài)學(xué)和古海洋學(xué)與古氣候?qū)W。比較而言, 中國在深海研究領(lǐng)域需要加強氣候變化、海洋生物學(xué)等方向的研究。

3) 主要國家合作情況

在主要國家的深海研究合作方面, 美國、德國、英國和法國處于合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的中心位置(圖3), 這些國家的技術(shù)優(yōu)勢和研究實力是使其成為全球合作中心的主要因素。荷蘭、意大利、西班牙等第二梯隊合作國家, 以及澳大利亞、加拿大、挪威等第三梯隊合作國家在國際深海研究合作中也具有重要地位。中國在合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中處于中等偏弱的位置, 主要與美國、英國、德國、加拿大和日本等國建立合作關(guān)系。

國際科研合作與交流不僅是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢, 也是提升研究水平與研究影響力的重要途徑。對中國而言, 需要鞏固與美、英、德、法等深海研究領(lǐng)域核心國家的合作關(guān)系, 并拓展國際合作的范圍, 擴大深海研究影響力。

2.2.2 主要機構(gòu)

1) 主要機構(gòu)概況

從機構(gòu)發(fā)文量來看, 2007—2016年, 國際深海研究發(fā)文較多的機構(gòu)包括中國科學(xué)院、俄羅斯科學(xué)院、美國伍茲霍爾海洋研究所(Woods Hole Oceanog Inst)、法國科學(xué)研究中心(CNRS)和法國海洋開發(fā)研究院(IFREMER)等, 如表3。中國科學(xué)院發(fā)文量為1 103篇, 位列第一。從總被引次數(shù)和篇均被引次數(shù)等指標(biāo)來看, 美國伍茲霍爾海洋研究所的研究影響力優(yōu)勢突出, 篇均被引次數(shù)達到26.6次/篇。中國科學(xué)院的篇均被引次數(shù)僅為9.1次/篇, 與國際一流影響力的研究機構(gòu)之間存在較大差距, 因此, 中國研究機構(gòu)需要在未來進一步提升學(xué)術(shù)影響力。

圖3 主要研究國家的合作關(guān)系

節(jié)點大小表示中心度; 連線粗細(xì)表示相關(guān)度大小, 圖4、圖7同

The size of nodes represents degree centrality, and the thickness of lines represents correlation, the same Fig.4, Fig.7

表3 2007—2016年深海研究發(fā)文量前10位的機構(gòu)

2) 主要機構(gòu)合作情況

在機構(gòu)間合作方面, 美國伍茲霍爾海洋研究所處于核心地位, 如圖4所示。機構(gòu)間的合作呈現(xiàn)出很強的區(qū)域性特點, 主要可分為三個部分: 以伍茲霍爾海洋研究所為中心的美國研究機構(gòu)群、以法國海洋開發(fā)研究院為中心的歐洲研究機構(gòu)群、以及由日本東京大學(xué)和海洋研究開發(fā)機構(gòu)組成的日本研究機構(gòu)群。值得注意的是, 中國科學(xué)院在機構(gòu)合作發(fā)文方面處于相對獨立的位置, 與三個研究機構(gòu)群均未形成比較強的關(guān)聯(lián)。與國家合作情況類似, 對于中國的研究機構(gòu)而言, 促進與國際科研機構(gòu)的合作與交流同樣是提升研究水平與研究影響力的重要途徑。

2.3 研究熱點

2.3.1 學(xué)科領(lǐng)域分布

按照SCIE數(shù)據(jù)庫的學(xué)科分類, 全球深海研究主要的學(xué)科領(lǐng)域分布情況見圖5。近十年全球深海研究主要涉及的學(xué)科領(lǐng)域包括: 海洋與淡水生物學(xué)、海洋學(xué)、地球科學(xué)綜合、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、古生物學(xué)、地球化學(xué)與地球物理學(xué)、多學(xué)科科學(xué)、水產(chǎn)學(xué)、動物學(xué)等。

2.3.2 研究熱點分析

1) 高頻關(guān)鍵詞分析

通過統(tǒng)計所分析文獻中的作者關(guān)鍵詞得到, 生物多樣性(1 062次)、深海(1 031次)、有孔蟲(966次)、大型無脊椎動物(925次)、沉積物(856次)、底棲生物(819次)、穩(wěn)定同位素(708次)、富營養(yǎng)化(738次)、硅藻(557次)、生物分類學(xué)(535次)、群落結(jié)構(gòu)(535次)、氣候變化(523次)、生物擾動(439次)、地中海(399次)和魚類(384次)是出現(xiàn)頻次最高的關(guān)鍵詞。

圖4 主要機構(gòu)研究合作關(guān)系

圖5 深海研究的主要學(xué)科領(lǐng)域分布

百分比表示該學(xué)科的文獻數(shù)占全部文獻的比例

The percentage represents the ratio of papers of one subject to all papers

通過對關(guān)鍵詞歸類組合發(fā)現(xiàn), 深海研究的研究熱點表現(xiàn)為以下5類: (1)古海洋與古氣候?qū)W: 有孔蟲、沉積物、穩(wěn)定同位素、生物地層學(xué)、氣候變化、數(shù)值模擬、全新世、季節(jié)性、碳循環(huán); (2)深海生態(tài)系統(tǒng): 生物多樣性、底棲群落、群落結(jié)構(gòu)、生物擾動、食物網(wǎng)、初級生產(chǎn)、附生生物、入侵物種、棲息地; (3)深海生物物種: 大型無脊椎動物、底棲生物、底棲無脊椎動物、魚類、多毛類、甲殼綱; (4)深海水體環(huán)境與水質(zhì)監(jiān)測: 富營養(yǎng)化、水質(zhì)、硅藻、重金屬、缺氧、海洋酸化、水框架指令; (5)熱門海域: 地中海、南極洲、南大洋、北極、波羅的海、南海。

顧笑迎等[16]對1900—2012年深海資源研究的文獻計量分析指出, 深海資源研究熱點主要集中在5個方面: (1)生物物種、進化及多樣性; (2)沉積物; (3)大洋環(huán)流與氣候; (4)有機物; (5)生態(tài)環(huán)境與群落結(jié)構(gòu)。與本文得到的深海研究熱點對比表明, 深海生物物種、進化及多樣、生態(tài)環(huán)境與群落結(jié)構(gòu)、沉積物等深海資源研究熱點同樣是深海研究熱點的重要組成。

2) 關(guān)鍵詞年度變化分析

利用TDA對排名前30的關(guān)鍵詞進行年度變化可視化分析, 見圖6。分析結(jié)果表明, 大型無脊椎動物、底棲生物、生物多樣性、沉積物、群落結(jié)構(gòu)等研究一直是持續(xù)的研究熱點; 氣候變化、珊瑚礁、有孔蟲、富營養(yǎng)化、生物多樣性研究在近十年持續(xù)增長, 其中富營養(yǎng)化研究在2008—2009年、2011—2012年和2014–2016年3個階段研究突增; 穩(wěn)定同位素在2007—2013年增長, 而自2013年之后出現(xiàn)衰退; 生物擾動、大型無脊椎動物自2008年以來出現(xiàn)了衰退, 近年來略有回升。

圖6 2007—2016年深海研究前30個關(guān)鍵詞的年度變化

3) 熱點關(guān)聯(lián)分析

通過對所分析文獻的高頻關(guān)鍵詞進行關(guān)聯(lián)可視化分析(圖7), 得到深海研究領(lǐng)域的關(guān)鍵研究方向: (1)以深海新物種、底棲生物為核心的深海生物多樣性研究, 并以此延伸出海底群落結(jié)構(gòu)、生物擾動等海洋生態(tài)系統(tǒng)研究。(2)以富營養(yǎng)化為中心, 延伸出的水質(zhì)、硅藻、浮游植物等海洋營養(yǎng)環(huán)境研究。(3)基于穩(wěn)定同位素分析的海底有孔蟲類、食物網(wǎng)研究。

總結(jié)而言, 國際深海研究的主要研究熱點包括: (1)深海新物種的發(fā)現(xiàn)、分類與特征描述; (2)底棲生物群落的分布、結(jié)構(gòu)、生物多樣性、威脅與保護研究; (3)河口環(huán)境底棲生物研究; (4)全球變化對深海生物的影響; (5)海洋水體富營養(yǎng)化及水質(zhì)監(jiān)測; (6)全新世古海洋演變及特征研究; (7)基于穩(wěn)定同位素分析的食物網(wǎng)研究。未來, 隨著深海研究新成果和新技術(shù)的不斷進步, 深海研究領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀蟮难芯繜岢薄?/p>

圖7 國際深海研究主題關(guān)系圖

3 結(jié)論

1) 2007—2016年, 國際深海研究論文的數(shù)量整體呈穩(wěn)態(tài)增長趨勢, 在全球范圍內(nèi)受到持續(xù)關(guān)注。英國、美國、法國和德國在深海研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力最強。其中美國在深海領(lǐng)域的研究實力顯著強于其他國家, 并在合作網(wǎng)絡(luò)中處于核心地位。

2) 深海研究主要的發(fā)文機構(gòu)包括中國科學(xué)院、俄羅斯科學(xué)院、美國伍茲霍爾海洋研究所、法國科學(xué)研究中心和法國海洋開發(fā)研究院等, 其中美國伍茲霍爾海洋研究所具有明顯的影響力優(yōu)勢。在機構(gòu)間合作方面, 美國伍茲霍爾海洋研究所處于核心地位。機構(gòu)間的合作呈現(xiàn)出很強的區(qū)域性特點, 主要的研究機構(gòu)合作關(guān)系包括美國、歐洲和日本三個研究機構(gòu)群。

3) 與國際深海研究聯(lián)系最緊密的學(xué)科領(lǐng)域包括海洋與淡水生物學(xué)、海洋學(xué)、地球科學(xué)綜合、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、古生物學(xué)、地球化學(xué)與地球物理學(xué)、水產(chǎn)學(xué)、動物學(xué)、自然地理學(xué)。

4) 國際深海研究的關(guān)鍵主題包括生物多樣性、深海、有孔蟲類、大型無脊椎動物、沉積物、底棲生物、穩(wěn)定同位素、富營養(yǎng)化、硅藻、生物分類學(xué)、群落結(jié)構(gòu)、氣候變化、生物擾動、地中海和魚類等。深海研究熱點分布在深海生物多樣性研究、深海營養(yǎng)環(huán)境研究、海底無脊椎動物研究, 以及海底有孔蟲類和食物網(wǎng)分析研究。

5) 2007—2016年, 中國在深海領(lǐng)域研究勢頭迅猛, 但在該領(lǐng)域研究影響力較為欠缺。研究機構(gòu)中, 中國科學(xué)院雖然在深海領(lǐng)域研究發(fā)表論文數(shù)量較多, 但篇均被引次數(shù)較少, 并在機構(gòu)合作發(fā)文方面處于相對獨立的位置。中國在深海研究較為側(cè)重生態(tài)學(xué)和古海洋學(xué)與古氣候?qū)W領(lǐng)域, 未來需要加強氣候變化、海洋生物等方向的研究, 包括: 全球變化對深海生物的影響; 深海新物種的發(fā)現(xiàn)、分類與特征描述; 底棲生物群落的分布、結(jié)構(gòu)、生物多樣性、威脅與保護研究; 古海洋演變及特征研究; 海洋水體富營養(yǎng)化及水質(zhì)監(jiān)測; 基于穩(wěn)定同位素分析的食物網(wǎng)研究等。并借助高水平的國際合作, 進一步提升國家和機構(gòu)在深海領(lǐng)域研究的國際影響力。

另外, 深海技術(shù)的發(fā)展是深海研究領(lǐng)域中的一項重要內(nèi)容。本研究針對SCIE文獻數(shù)據(jù)進行分析, 可以反映近十年來全球深海研究的大體趨勢。但對以專利形式發(fā)表的深海技術(shù)揭示不足, 將在下一步的研究中針對專利文獻進行深入分析。

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A bibliometric analysis of international deep ocean research based on the SCIE database

LIU Yan-fei, WANG Jin-ping, GAO Feng

(Lanzhou Library, the Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730030, China)

Using the Thomson Data Analyzer (TDA) and UCINET as data and network analysis tools, the literature data of deep ocean research during 2007—2016 from Science Citation Index Expanded (SCIE) database are analyzed based on bibliometrics to show the international development progress and trends of deep ocean research. The results indicate the following: (1) The research on deep ocean has kept growing over the past 10 years. In addition, The United Kingdom, The United States, France, and Germany have the biggest academic influence in this field, and the core of research cooperation is in The United States. (2) Chinese Academy of Sciences, Russian Academy of Science, and Woods Hole Oceanographic Institution are the institutions with the largest amount of publications on deep ocean research, and the core of research cooperation is the Woods Hole Oceanographic Institution. (3) The subject areas having the closest relationships with deep ocean research are Marine and Freshwater Biology, Oceanography, Geosciences, Multidisciplinary, and Ecology. (4) Deep ocean research is mainly concentrated on biodiversity, nutrients environment, macroinvertebrate, foraminifera, and food web in the deep sea. (5) China has seen rapid development in deep ocean research, but the academic influence needs to be improved. China needs to have additional research on climate change and marine benthos and greater international cooperation to improve the research on deep ocean areas.

deep ocean research; bibliometric analysis; development trend; SCIE database

(本文編輯: 劉珊珊)

[Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, No. XDA11000000]

May 9, 2017

劉燕飛(1990-), 女, 甘肅武威人, 研究實習(xí)員, 碩士, 主要從事大氣與海洋戰(zhàn)略情報研究, 電話: 0931-8270063. E-mail: liuyf@llas.ac.cn

P71; G255

A

1000-3096(2017)12-0017-09

10.11759/hykx20170509001

2017-05-09;

2017-11-23

中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(XDA11000000)