气候变化科学研究热点的文献计量分析.doc

1.1 气候变化科学研究热点的文献计量分析利用美国Thomson公司开发的分析工具TDA（Thomson Data Analyzer），对过去5年中（20032007年）ISI Web of Knowledge（SCI-E和SSCI数据库）中收录的气候变化科学研究论文进行了分析，以期从另一个侧面揭示近5年来国际气候变化科学研究领域的发展状况和热点。1.1.1 国际发展态势1.1.1.1 发文量年度变化趋势20032007年，气候变化科学研究领域共发表研究论文（包括article和review）15146篇，逐年发文量表现出稳定的增长趋势，年均增速达16.72%（图1）。这表明国际气候变化科学研究目前仍处于一个持续的增长阶段，还是一门年轻的学科。20032007年，SCIE/SSCI数据库收录的我国研究人员发表的论文共922篇，年均发表论文数144篇，年均增长率19.15（图2）。我国发表文章数量的年均增长率高于国际发文数量的增长率，表明过去5年我国的气候变化研究受到了更多的关注，发展更为迅速。图 1 20032007年国际气候变化科学研究发文量的变化情况图 2 20032007年中国气候变化科学研究发文量的变化情况1.1.1.2 重点国家发文情况分析按发文国家统计，20032007年气候变化领域研究论文发文数量居于前20位的国家依次为：美国、英国、德国、加拿大、法国、中国、澳大利亚、荷兰、瑞士、西班牙、意大利、瑞典、日本、挪威、俄罗斯、丹麦、芬兰、南非、新西兰和比利时。美国在气候变化研究的发文数量上具有绝对优势，以5738篇文章遥遥领先其他国家，占气候变化领域全球论文总量的37.9%。从发文量居于前10位（Top10）的国家近5年发文量随时间的变化情况来看（图3），各国的发文量都呈明显的上升趋势。无论是从发文量还是从增速而言，美国都遥遥领先其他国家。在Top10国家中，美国、英国、瑞士、荷兰、德国、澳大利亚等国家的论文篇均被引频次较高。虽然中国的发文量总量处于第6位，但是从论文的总被引次数、篇均被引频次、被引论文所占比例几组数据来看，中国均低于其余9个国家，说明中国在气候变化领域的影响力尚有一定差距（表1）。表1 20032007年气候变化领域发文量Top 10国家的论文被引情况发文量排 名国家发文量（篇）总被引次数（次）篇均被引频次（次/篇）尚未被引论文（篇）被引论文所占比例（%）1美国5738420077.32149873.892英国2514192167.6468772.673德国1505102076.7844170.704加拿大145477205.3142570.775法国102765276.3632868.066中国92229993.2535761.287澳大利亚88059966.8128567.618荷兰67646726.9119870.719瑞士59246017.7715673.6510西班牙52928865.4617367.30图3 20032007年气候变化领域发文量Top 10国家发文量的时间变化情况1.1.1.3 重点机构发文情况分析从发表文章的研究机构分布来看，20032007年发文总数居于前10位的科研机构依次为中国科学院（CAS）、美国科罗拉多大学（Univ Colorado）、美国地质调查局（USGS）、俄罗斯科学院（RAS）、美国国家海洋与大气管理局（NOAA）、美国国家大气研究中心（NCAR）、美国哥伦比亚大学（Columbia Univ）、法国国家科学研究中心（CNRS）、英国气象局（Met Off）、华盛顿大学（Univ Washington）（图4）。这10个机构的发文量占总发文量的16.2%。2003-2007年间，中国科学院的历年发文数量在国际同类研究机构中一直排在第1位，其发文总量也占到中国发文总量的58.4%。图 4 2003-2007年气候变化发文量Top10科研机构在这前10个机构中，美国的机构占据6个席位，俄罗斯、法国、英国和中国的机构各占一个席位，除美国的3所大学外，其他7个机构均是各国国家级的研究机构。从表2可以看出，美国NCAR、哥伦比亚大学、英国Met Off、华盛顿大学等机构的论文篇均被引频次较高（超过10次/篇）。中国科学院的发文总量虽然居于这些科研机构的首位，但是从总被引频次看，中国科学院排在第7位，从篇均被引频次看，中国科学院排在第10位，从被引论文数占发文量的比例看，中国科学院排在第9位，与世界顶级科研机构仍有一定差距。表2 20032007年气候变化领域发文量Top10机构论文被引情况发文量排 名科研机构发文量（篇）总被引次数（次）篇均被引频次（次/篇）尚未被引论文（篇）被引论文所占比例（%）1中国科学院53817153.1920661.712科罗拉多大学23419148.185377.353美国USGS22618248.075575.664俄罗斯科学院22310134.5410453.665美国NOAA22219258.674679.286美国NCAR210334915.952687.627哥伦比亚大学210242711.564479.058法国CNRS19716758.55472.599英国Met Off197260613.233283.7610华盛顿大学196226411.554079.5920032007年，中国科研机构发文量前5名（第一作者机构）依次为中国科学院、兰州大学、北京大学、北京师范大学和国家气象局（表3）。无论是从发文量、发文量的世界排名，还是从占中国发文总量的比例来看，中国科学院均是中国气候变化研究的引领者。研究型大学也是不可或缺的主力军，兰州大学、北京大学、北京师范大学三所高校的发文量占中国发文总量的比例接近20%。兰州大学是中国唯一一个进入世界气候变化领域发文量前100的大学，兰州大学的研究主要涉及孢粉、黄土、湖泊沉积物、稳定同位素等主题领域。北京大学的研究侧重气候突变、气候变暖和变化环境下的情景预测等方面的研究。北京师范大学的研究涉及气候突变、孢粉、土地利用变化等主题领域。国家气象局也是中国发文量较多的国家科研机构，主要关注降水和温度变化、气候模型等方面的研究。表 3 发文量前5名的中国科研机构排名机构发文量（篇）占中国总发文总量的比例发文量的世界排名1中国科学院53858.4%12兰州大学828.9%753北京大学545.8%1274北京师范大学475.1%1575国家气象局424.6%1781.1.2 学科领域分布根据ISI数据库对期刊的学科分类来看，20032007年SCIE/SSCI收录的气候变化研究论文较多分布在地球科学多学科（Geosciences, Multidisciplinary）、环境科学、生态学、气象学与大气科学、自然地理、水资源、多学科科学（Multidisciplinary Sciences）、环境研究、生物多样性保护、古生物领域等学科领域（图8）。在林学、能源、生物学、社会学等其他学科领域，也均有气候变化研究论文分布，突出显示了气候变化研究以地球科学为核心，跨自然科学和社会科学的多学科研究特点。图8 2003-2007年国际气候变化研究的主要学科分布（单位：%）中国气候变化研究的学科分布总体上与国际特点保持一致，但也具有自己的研究特色。如中国在地球科学多学科、气象学与大气科学、自然地理、多学科科学、地球化学与地球物理学类期刊上的发文率相对国际机构较高，而在环境科学、生态学、环境研究、海洋学类期刊上的发文率相对国际机构较低（图9、图10）。图 9 2003-2007年中国气候变化研究的主要学科分布（单位：%）图10 20032007年全球和中国气候变化研究的学科分布1.1.3 科学热点分布关键词作为学术文献的必备要素，能直观而清晰地反映文献的研究主题及其特征和发展趋势等方面的信息。表4列出了20032007年气候变化领域的研究主题，包括每年最受关注的前3个研究主题和当年新出现的以及主题。由最受关注的研究主题可见，20032007年，气候变化研究主题的年度变化总体不很明显，研究热点主要集中于全新世、古气候、全球变暖和适应。从关注度增加的研究主题和新出现的研究主题中可以看出，气候变化研究范围总体不断拓展，既有某个学科领域整体的介入和发展，如环境政策、地球化学、水文学和生物地理学等，也有很多具体的研究方法和代用指标的发展，如DOC、孢粉、珊瑚、泥炭、土壤有机物等。通过研究主题的分析，也可以发现国际气候变化研究在区域上主要集中在北极、中国、南极、加拿大、澳大利亚、欧洲、非洲等地；在时间上主要关注全新世、更新世和第四纪；在研究方法上主要涉及地理信息系统、遥感监测和建模等。表4 20032007年的国际气候变化研究主题分析年份最受关注的研究主题关注度增加及新出现的研究主题2003holocene，paleoclimate，global warmingDOC，fish，Mars，North America，Environmental Policy，peat，coral，geochemistry，forest management，coral bleaching2004holocene，global warming，paleoclimateadaptative，soil organic carbon，Pleistocene，Little Ice Age，hydrology，peatlands2005holocene，paleoclimate，adaptationadaptation，pollen，diatoms，stable isotopes2006holocene，paleoclimate，global warmingclimate variability，vulnerability，GIS，rainfall，floods，nitrogen，disturbance，boreal forest，simulation，sea-level rise，Australia，population dynamics，paleoecology2007global warming，holocene，paleoclimatemodeling，biogeography，phylogeography，agriculture，sustainability，soil，distribution在对气候变化领域研究主题进行统计排序的基础上，得到了气候变化主题关联图（图6，关联度取0.075）。可以看出，近5年来，国际上在古气候和全球变暖方面的研究最多。其中，古气候与孢粉、同位素、全新世之间的研究关联程度较高；全球变暖与CO2浓度变化和排放量、碳固定之间的关联也较好。此外，有关适应、干旱、降水、建模、生物多样性等的研究也较多，但是它们与其他研究主题的关联度较差。通过对发文国家的研究主题进行分析，得到不同国家在气候变化研究领域的关联图（图7，研究主题的相似性）。可以看出，英国、澳大利亚、意大利、荷兰、瑞士、加拿大在研究主题上具有较强的关联度。此外，美国、法国、德国也形成了关联度较强的簇。西班牙、日本、俄罗斯、中国的发文量也靠前，但是与其他国家的关联度较低，表明这些国家在研究主题更具有相对的独立性。图 6 2003-2007气候变化研究的主题关联图 7 20032007气候变化研究基于主题的国家关联表5列举了发文量前4个国家以及中国气候变化研究最关注的研究主题和特色研究主题。从表中可以看出，5个国家的研究热点均涉及全新世研究；美国、英国、德国、加拿大在古气候方面也卓有建树。此外，美国的研究热点还包括全球变暖、冰芯、黄土、树轮、多年冻土、寒带森林、珊瑚等；英国更关注适应、建模、气候的影响、溶解有机碳、泥炭、生物多样性和硅藻等方面的研究；物候学、土地利用、湖泊沉积物是德国的研究热点，并重点在欧洲、北海、波罗的海、中欧开展研究；加拿大的热点涉及北极、硅藻、适应、寒带森林和黑云杉方面的研究；而中国主要集中开展全新世、古气候、降水、温度、孢粉、湖泊沉积物、人类影响和青藏高原等领域的研究。表 5 部分重要国家研究主题分析国家最受关注主题词特色主题词美国paleoclimate ，holocene，global warming，carbon dioxide，temperaturepaleoceanography，drought，modeling，ice cores，loess，carbon balance，coral，greenhouse effect，stable isotope，climate variability，carbon cycle，biogeography，ENSO，arctic，GIS，fire，China，Canada，California，conservation，land use，pleistocene，Kyoto Protocal，remote sensing，phylogeography，agriculture，Antarctic，nitrogen，disturbance，boreal forest，North America，monsoon，biodiversity，carbon sequestration，uncertainty，carbon，vegetation，photosynthesis，grass，permafrost，sea-level rise，methane，population dynamics，mitigation，oxygen isotopes，tree rings，carbon isotopes，enviroment，productivity，dispersal，elevated CO2，el Nino，sea ice，climate model，charcoal，Alaska，deforestation，air pollution，evapotranspiration，USA，net primary productivity英国holocene，temperature，modeling，adaptation，paleoclimateEurope，Antarctic，DOC，climate impacts，uncentainty，floods，extinction，late Quanternary，palaeolimnology，North Atlantic，peat，thermohaline circulation，North Sea，UK，biodiversity，diatoms，sea-level rise，modeling德国paleoclimate，holocene，phenology，land use change，lake sedimentsEurope，paleoceanography，lake sediments, late Quanternary，North Sea，Baltic Sea，Central Europe，climate change impacts加拿大arctic，holocene，temperature，adaptation，diatomsCanada，arctic，boreal forest，impact，hydrological modeling，forest fires，British Columbia，black spruce中国China，holocene，precipitation，human impact，Tibetan PlateauChina，South China sea，East Asian Monsoon，human impact，Tibetan Plateau，loess，附件1 国际上发表气候变化研究论文最多的期刊期刊名称发文数（篇）出版国2006年期刊影响因子Geophysical Research Letters496美国2.602Global Change Biology385英国4.339Climatic Change364荷兰2.459Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology279荷兰1.822Journal of Climate272美国3.419Journal of Geophysical Research-Atmospheres260美国2.800Quaternary Science Reviews249英国4.113Holocene178英国2.000Climate Dynamics171德国3.344Global and Planetary Change162荷兰2.060Energy Policy156英国1.362International Journal of Climatology153英国2.332Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America152美国9.643Earth and Planetary Science Letters142荷兰3.887Quaternary Research135美国2.319Journal of Hydrology127荷兰2.117Ecological Modelling120荷兰1.888Nature116英国26.681Journal of Biogeography115英国2.878Science113美国30.028注：根据2003-2007年所发表的气候变化论文数量排序。附件2 2003-2007年气候变化领域的高被引频次文章（被引次数高于100次）1 被引用616次，Parmesan, C, Yohe, G. A globally coherent fingerprint of climate change impacts across natural systems. Nature, 2003, 421: 37-42.2 被引用472次，Root, TL, Price, JT, Hall, KR, et al. Fingerprints of global warming on wild animals and plants. Nature, 2003, 421: 57-68.3 被引用460次，Thomas, CD, Cameron, A, Green, RE, et al. Extinction risk from climate change. Nature, 2004, 427: 145-148.4 被引用393次，Rayner, NA, Parker, DE, Horton, EB, et al. Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 2003, 108(D14): doi:10.1029/2002JD002670.5 被引用256次，Hughes, TP, Baird, AH, Bellwood, DR, et al. Climate change, human impacts, and the resilience of coral reefs. Science, 2003, 301: 929-933.6 被引用212次，Nemani, RR, Keeling, CD, Hashimoto, H, et al. Climate-driven increases in global terrestrial net primary production from 1982 to 1999. Science, 2003, 300: 1560-1563.7 被引用194次，Luterbacher, J, Dietrich, D, Xoplaki, E, et al. European seasonal and annual temperature variability, trends, and extremes since 1500. Science,2004, 303: 1499-1503.8 被引用182次，Sitch, S, Smith, B, Prentice, IC, et al. Evaluation of ecosystem dynamics, plant geography and terrestrial carbon cycling in the LPJ dynamic global vegetation model. Global Change Biology, 2003, 9(2): 161-185.9 被引用176次，Webster, PJ, Holland, GJ, Curry, JA, et al. Changes in tropical cyclone number, duration, and intensity in a warming environment. Science, 2005, 309: 1844-1846.10 被引用173次，Pearson, RG, Dawson, TP. Predicting the impacts of climate change on the distribution of species: are bioclimate envelope models useful? Global ecology and Biogeography, 2003, 12(5): 361-371.11 被引用159次，Guisan, A, Thuiller, W. Predicting species distribution: offering more than simple habitat models. Ecology Letters, 2005, 8(9): 993-1009. 12 被引用156次，Platnick, S, King, MD, Ackerman, SA, et al. The MODIS cloud products: Algorithms and examples from Terra. 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