基于文獻計量的氣候變化領域研究前沿分析

■ 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、土壤有機碳、全球溫升2 ℃和氣溶膠輻射強迫是中國貢獻較大的幾個主題，主導論文量在2篇及以上；而中國在海洋熱浪及其影響、格陵蘭冰蓋融化、凍土碳動態(tài)等12個主題的參與論文量為0，沒有貢獻核心論文。

研究前沿是通過共被引分析和聚類算法選出的研究主題，反映現(xiàn)代科學中的研究密集型和突破性領域。其不依賴于對文獻的人工標引和分類，而是基于研究人員的相互引用而形成的知識與知識之間和人與人之間的聯(lián)絡。通過對研究前沿的施引文獻的分析，可以發(fā)現(xiàn)該領域的最新進展和發(fā)展方向。本研究基于ESI數(shù)據(jù)庫的研究前沿，篩選出與氣候變化密切相關的前沿主題，并對重點前沿主題進行解讀，從文獻計量學角度揭示當前氣候變化領域研究現(xiàn)狀及學科發(fā)展態(tài)勢。

1 文獻數(shù)據(jù)

ESI數(shù)據(jù)庫是科睿唯安基于全球12000多份期刊的1200多萬篇文獻提供的科學趨勢統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫將這些期刊劃分在22個大學科領域，氣象和大氣科學類期刊屬于其中的地學領域。數(shù)據(jù)庫基本統(tǒng)計指標包括高被引論文、熱點論文和高水平論文。其中，高被引論文是根據(jù)同一出版年同一ESI學科統(tǒng)計，論文被引頻次進入世界前1%的論文。熱點論文是按ESI學科領域統(tǒng)計，最近兩年發(fā)表、在最近兩個月里被引頻次進入世界前0.1%的論文。高水平論文是高被引論文和熱點論文取并集后的論文集合。數(shù)據(jù)庫不僅提供對這些論文的國家和地區(qū)、作者、機構、刊載期刊等指標的基本統(tǒng)計，亦通過這些高影響論文的共被引分析和聚類算法，統(tǒng)計給出各學科領域的研究前沿。通過這些指標的統(tǒng)計和分析，ESI數(shù)據(jù)庫可以幫助研究者和管理者有效分析和衡量一個國家和地區(qū)和機構的研究績效、確定重要學科發(fā)展趨勢、排名最佳績效者以及評估潛在員工和合作者等。根據(jù)10年滾動文件，ESI數(shù)據(jù)庫每兩個月更新一次。本研究的數(shù)據(jù)采集時間為2020年7月。

2 氣候變化領域研究前沿遴選

ESI數(shù)據(jù)庫地學領域共有531個研究前沿（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的研究前沿，共31個（表1）。在數(shù)據(jù)庫中，研究前沿是基于詞頻聚類分析而生成的，表1中對每個研究前沿對應的多條主題詞按照研究內容進行了歸納和整理。例如，表中的研究前沿“海平面上升”，在數(shù)據(jù)庫中是以“南極冰蓋減緩了20世紀海平面上升、20世紀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量變化4個主題。某前沿的核心論文數(shù)越大，表明支撐該前沿的知識基礎越雄厚。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、凍土碳動態(tài)、冰川質量變化及甲烷排放。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，通常提示其是一個快速發(fā)展的專業(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。

表1 氣候變化領域研究前沿

3 氣候變化領域研究前沿文獻計量分析

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個研究前沿核心論文總數(shù)的54.4%，達160篇。這10種期刊的5年平均影響因子均值達17.750（從4.927～46.486），基本都是業(yè)界公認的高影響力期刊，其中包括

Nature

及其3種子刊、

PNAS

和

Science

等國際頂級期刊。

表2 氣候變化領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國家和地區(qū)、機構

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

表3 氣候變化領域研究前沿核心論文的主要貢獻國家和地區(qū)（前10位）

表4中列出了中國參與論文和主導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、土壤有機碳、全球溫升2 ℃和氣溶膠輻射強迫是中國貢獻較大的幾個主題，主導論文量在2篇及以上；而中國在海洋熱浪及其影響、格陵蘭冰蓋融化、凍土碳動態(tài)等12個主題的參與論文量為0，沒有貢獻核心論文。

表4 中國對氣候變化領域研究前沿核心論文的貢獻

表5中給出了氣候變化領域294篇核心論文的主要貢獻機構。不論是參與論文還是主導論文，都是美國機構貢獻較大。參與論文排名前10位的機構中（因為有并列，共12個機構），有5個是美國機構，2個法國機構，瑞士、荷蘭、德國、英國和澳大利亞各1個機構。其中，法國國家科學研究中心（CNRS）是參與論文最多的機構，共51篇。中國科學院參與論文17篇，排在第24位。主導論文排名前10位的機構（共12個）中，有7個是美國機構。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院（ETH）和法國國家科學研究中心（CNRS）各貢獻主導論文14篇，并列第1，中國科學院以主導論文10篇列第7位。

表5 氣候變化領域研究前沿核心論文的主要貢獻機構

3.3 施引論文年度分布

截至檢索日，氣候變化領域研究前沿的294篇核心論文在SCI數(shù)據(jù)庫共被引用了16672次，施引論文年度分布見圖1（分析基于2015—2020年的數(shù)據(jù)）。從圖中可以看出，施引論文逐年增長態(tài)勢明顯，說明氣候變化領域研究前沿相關主題的研究熱度近年來在持續(xù)增加（因2020年數(shù)據(jù)只統(tǒng)計到7月，故2020年數(shù)值有所下降）。

圖1 氣候變化領域研究前沿核心論文的施引論文年度分布

3.4 施引論文主要貢獻國家和地區(qū)

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

表6 氣候變化領域研究前沿核心論文的施引論文主要貢獻國家和地區(qū)

4 部分重點研究前沿解讀

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。研究內容主要涉及20和21世紀海平面上升、南極冰蓋對過去和未來海平面上升的貢獻、風暴潮和極端海平面、海平面上升導致洪水頻率增加等。

表7中給出了海平面上升主題核心論文的主要貢獻國家和地區(qū)和機構。其中，美國參與的論文超過半數(shù)，占比66.7%，其次是法國（40.5%）、英國（38.1%）和荷蘭（38.1%）。TOP10的參與機構中，美國機構有4個，法國、荷蘭各有2個，英國、德國各1個機構，其中以法國國家科學研究中心（CNRS）參與論文最多，共14篇，占比33.3%。中國參與的論文有3篇，其中第一作者論文1篇，詳見表8。

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

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)出國家和地區(qū)以及機構來看，美國是最大的施引論文產(chǎn)出國，遙遙領先于其他國家，貢獻了1077篇，占比47.0%，其次是英國（557篇，占比24.3%），中國排在第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。研究內容主要涉及極端海洋熱浪事件、海洋熱浪增加干旱風險、海洋熱浪對生態(tài)系統(tǒng)的影響、海洋熱浪與全球變暖、海洋熱浪的趨勢等。

表8中給出了海平面上升主題核心論文的主要貢獻國家和地區(qū)以及機構。其中美國和澳大利亞參與的論文遙遙領先，分別占比60.0%和56.0%。貢獻機構TOP9中，澳大利亞機構占了5個，第1—第4位均為澳大利亞機構，其次是美國和英國，各2個機構。其中以澳大利亞西澳大學參與論文最多，共12篇，占比48.0%。25篇核心論文中，沒有中國參與的論文。

表8 海洋熱浪及其影響研究前沿核心論文主要貢獻國家和地區(qū)以及機構

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)出國家和地區(qū)以及機構來看，美國是最大的施引論文產(chǎn)出國，遙遙領先于其他國家，貢獻了1351篇，占比58.6%，其次是澳大利亞（477篇，占比20.7%），中國排在第五位（198篇，占比8.6%），與美澳相比還存在不小差距。產(chǎn)出機構前十名均為美國和澳大利亞機構，其中美國機構6個，澳大利亞4個。

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。研究內容主要涉及北極海冰損失及其預估、北極海冰損失對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國家和地區(qū)以及機構。其中以美國參與的論文最多，占比70.8%，其次是英國，占比37.5%。中國以2篇參與論文位列并列第8。前9個貢獻機構中，美國機構占了6個，英國機構2個，韓國機構1個。

表9 北極海冰損失研究前沿核心論文主要貢獻國家和地區(qū)以及機構

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)出國家和地區(qū)以及機構來看，美國是最大的施引論文產(chǎn)出國，貢獻了546篇，占比49.8%，中國排在第2位（243篇，占比22.2%）。前12名施引論文產(chǎn)出機構中，以美國機構最多，共7個，中國、法國、德國、英國和挪威各1個。中國科學院以貢獻論文140篇，占比12.8%，居第1位。

5 結論與討論

研究結果表明，當前氣候變化領域的研究熱點主要集中在海平面上升、海洋熱浪及其影響、冰凍圈變化、碳儲量、溫室氣體排放、極端氣候事件、溫升2 ℃、氣候模式評估、氣候預測、地球表面溫度、城市熱島、歷史排放問題、植被與全球變暖、氣溶膠輻射強迫、大西洋經(jīng)向翻轉環(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、氣候變化對海洋生物的影響、厄爾尼諾與東、西風爆發(fā)等方面。

總體上，美英仍是氣候變化領域研究前沿核心論文的主要貢獻國；中國處于追趕的狀態(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、土壤有機碳、全球溫升2 ℃和氣溶膠輻射強迫是中國貢獻較大的幾個前沿主題。

深入閱讀

吳燦,賈朋群,2014.中國的聲音在提高——基于IPCC第五次評估第一工作組報告的文獻計量分析.氣候變化研究進展,10(1):65-66.

鄭秋紅,王小玲,吳燦,等,2014.IPCC第五次評估報告第二工作組報告中國引文計量分析.氣候變化研究進展,10(3):208-210.

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

中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院,中國科學院文獻情報中心,科睿唯安,2018.2018研究前沿.北京:中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院,中國科學院文獻情報中心,科睿唯安.

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