汪航　曾臏　仲平　張賢 劉家琰 楊揚

摘要：氣候變化對自然環(huán)境和經濟社會發(fā)展的影響日益加劇，威脅人類可持續(xù)發(fā)展的進程。進行應對氣候變化技術研究不僅可以加深人類對于氣候變化科學的認知，而且可以為未來緩解和適應氣候變化的政策和措施提供重要依據。本文利用文獻計量方法對1988—2018年來自Web of Science數據庫中應對氣候變化技術研究的科學文獻進行了系統(tǒng)的數據統(tǒng)計與分析，通過氣候變化研究的發(fā)文歷程、主要研究機構分布、研究主題的發(fā)展與演變等方面的數據揭示了現階段全球應對氣候變化技術的總體科研狀況，并一定程度上預估了其未來發(fā)展趨勢。主要研究結果表明：①在所有研究國家當中，美國和英國在應對氣候變化技術領域長期處于領先地位，而中國雖然發(fā)文量和H指數相對靠前，但篇均被引頻次較低，需要注重整體發(fā)文質量的提高。②基金資助論文在論文總數中所占比例越來越大，截止到2018年，其比例已經占到了75.28%。③全球發(fā)文主要機構中，美國仍然占據了首位，而中國的主要發(fā)文機構中僅中國科學院發(fā)文量、H指數、篇均被引頻次較高，中國其他發(fā)文機構還需進一步提升科研實力和在應對氣候變化領域的影響力。④在主要研究方向梳理中，中國和全球的主要研究方向基本一致，但工程學、技術與科學和能源燃料等研究方向在中國的起步較晚、發(fā)展較慢，還需要繼續(xù)加大投入，向世界先進水平靠攏。⑤從關鍵詞隨時間的變化可以看出，生物質技術、CCS技術和太陽能、風能、氫能源等可再生能源技術是應對氣候變化的關鍵性技術，也會是未來全球的主要發(fā)展方向。

關鍵詞 ：氣候變化技術；文獻計量；發(fā)展趨勢；研究熱點

中圖分類號 TV213.4

文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2018）12-0001-08 DOI：10.12062/cpre.20181025

氣候變化問題是全人類共同面臨的重大挑戰(zhàn)，它對地球自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生活等諸多方面已經造成了嚴重影響[1-4]，許多科學家致力于這一龐大、復雜的科學領域開展研究，以期加深對于氣候變化的科學認知和找到應對氣候變化的方案措施。隨著氣候變化的加劇，關于如何解決氣候變化問題和采取什么樣的技術來應對氣候變化已經成為學者們研究的重點方向。目前世界各國在應對氣候變化技術研發(fā)方面已經進行了一定的投入，形成了一系列應對氣候變化技術。如在能源領域發(fā)展可再生能源技術[5-6]、生物質技術[7-8]來減少對化石能源的使用，從而減緩氣候變化。在減少碳排放領域中的CCS技術[9-10]，農業(yè)領域的節(jié)水灌溉技術[11-12]，分析氣候變化影響和預測氣候變化危害的遙感技術[13-14]等。然而，在不同技術的應用領域、影響范圍和成熟度均有不同，需要在對應對氣候變化技術的發(fā)展狀態(tài)和未來的發(fā)展趨勢有一定了解的基礎上，才能更好地結合國家現狀進行技術研發(fā)和科研投入?；谝陨显虮疚膶^去30年以來應對氣候變化技術研究的科學文獻進行數據統(tǒng)計與分析，從中窺探應對氣候變化技術研究的發(fā)展歷程、重點研究力量、研究主題與熱點的演變特點等，以期為政策制定者提供科學依據。

1 研究方法

本文基于Web of Science（WOS）平臺下的Science Citation Index Expanded（SCI-E）網絡數據庫進行檢索，WOS是世界最著名的論文數據庫之一，包含 SCIE/SSCI收錄的12 000多種世界權威的、高影響力的學術期刊，許多學者基于WOS平臺進行了文獻檢索[15-17]。

本文的檢索式主要由“氣候變化”和“技術”兩個檢索詞確定，為TS=（ "techn*" and （"global change" or "climate change" or "global environmental change" or "globalchange" or "climatechange" or "globalenvironmentalchange" or "global warming" or "global climate warming" or "global climate cooling" or "global cooling"）。檢索時間范圍為1988—2018年，檢索時間是2018年10月6日。

2 結果分析與討論

2.1 應對氣候變化技術研究基本情況

2.1.1 應對氣候變化技術發(fā)文量演變特征

圖1中的a圖展示了1988—2018年全球在應對氣候變化技術領域發(fā)文量隨時間的變化趨勢。可見，30年來應對氣候變化技術研究的文獻呈現明顯增長趨勢，根據增長速度的快慢大致可分為三個階段。第一階段為1988—1998年，這一階段為應對氣候變化技術研究的起始階段，由1988年的1篇增長至1998年的111篇，累計發(fā)文量占總發(fā)文量的3.73%；第二階段為1999—2007年，這一階段為應對氣候變化技術的平穩(wěn)發(fā)展階段，由1999年的175篇增長至473篇，累計發(fā)文量占總發(fā)文量的12.10%；第三階段為2008—2018年，這一階段為應對氣候變化技術的快速發(fā)展階段，由2008年的657篇增長至2018年的2 087篇，累計發(fā)文量占總發(fā)文量的84.17%。

圖1中的b圖展示的是累積發(fā)文量前五的國家近30年來在應對氣候變化技術領域的發(fā)文情況。總體上看，這五個國家在應對氣候變化技術領域的文獻數量都呈現出明顯的增長趨勢，從時間序列上看美國和英國在該領域的起步最早，并且在應對氣候變化技術領域長期處于一個領先地位。中國在該領域的研究起步最晚，并且曾長期處于一個發(fā)文量較低的水平，一直到2007年在應對氣候變化領域的發(fā)文量也不足50篇。但是在進入第三階段即2008年以后，中國在應對氣候變化技術領域的文獻數量飛速增長，由2008年的48篇增長至2018年的268篇，年均增長率為22.36%，遠高于其他國家，并于2010年超過了德國和澳大利亞，位居世界第三，緊接著在2014年超過了英國，位居世界第二，僅次于美國。這說明隨著經濟的發(fā)展，

國民收入的提高，中國越來越關注氣候變化帶來的一系列影響，并積極的投入科研力量，以更好地應對氣候變化。

從三個階段累積發(fā)文量前五國家文獻占比上看，美國及英國一直是氣候變化研究的核心國家，但美國論文占全球比重逐步下降：1988—1998年間美國論文數占全球50%，1999—2007年下降至37%，2008—2018年，更下降至28%。在研究的國家（地區(qū)）中，除美國外的其他國家的論文占全球份額在逐年增加，特別是中國，其增長特別明顯，在1988—1998年，中國論文占全球1%，1999—2009年上升至4%，2009—2018年更是上升到了10%以上。

2.1.2 應對氣候變化技術領域論文引用情況

圖2統(tǒng)計了30年來應對氣候變化技術研究論文產出最多的10個國家及其論文篇均被引頻次和H指數，論文產出總量排名依橫坐標從左到右由高到低排序?？梢钥吹?，美國和英國無論是發(fā)文數量還是H指數和論文篇均被引頻次都處于一個領先水平，這表明美英兩國在應對氣候變化領域具有較高影響力和國際話語權。相比之下，雖然中國論文產出位居前3，H指數也相對較高，但是論文篇均被引頻次在10個國家中最低。這一方面說明近年來中國在應對氣候變化技術領域的高影響力論文占國際比重較大，另一方面也說明中國論文的總體影響力還有待進一步提高。

2.1.3 應對氣候變化技術基金投入情況

本文進一步對2005年以來氣候變化研究論文中的基金論文進行了統(tǒng)計（基金論文指的是有基金資助的論文）。結果顯示，基金論文數量在2005年以前很長一段時間都處于空白，在2005年以后基金論文數量開始多了起來，由2005年的7篇上升至2018年的1 571篇，基金論文所占比例從2005年的2.04%增加到2018年的75.28%，越來越多的基金在投入到應對氣候變化技術的科學研究中。在1988—2018年間，基金資助機構中資助論文數量超過300篇的僅有4個，分別是中國國家自然科學基金（739篇）、美國國家科學基金會（551篇）、英國自然環(huán)境科學理事會（386篇）和歐盟（324篇）。

2.2 應對氣候變化技術主要發(fā)文機構及國際合作情況

2.2.1 全球及中國應對氣候變化技術機構和地區(qū)分布

表1統(tǒng)計了1988—2018年間全球在應對氣候變化技術文獻數量前15的機構、機構所在地、文獻數量以及被引情況。表中機構以美國居多（8個），其次是英國（3個）、中國（1個）、法國（1個）、德國（1個）、荷蘭（1個），這表明美國的機構在應對氣候變化技術領域的科研實力相對高于其他國家。

僅從各機構的文獻數量上看，加州大學系統(tǒng)和中國科學院這兩個機構處于絕對的領先地位，兩者的文獻數量分別為733篇和718篇，高居第1和第2，并且這兩個機構的文獻數量遠遠高出其他機構，比排名第三的機構法國國家科學研究中心分別高出了245篇和230篇。這表明加州大學系統(tǒng)和中國科學院在應對氣候變化技術領域的科研實力和科研投入遠高于其他機構。

但是從衡量一個機構整體影響力的篇均被引頻次和H指數上看，加州大學系統(tǒng)、美國能源部、倫敦大學等機構更具影響力。而中國科學院雖然總發(fā)文量位居第2，H指數排名第5，但是其論文篇均被引頻次相對較低，僅為20.54，遠低于其他國家，一方面說明近年來中國科學院在應對氣候變化技術領域的高影響力論文占國際比重較大，另一方面也說明中國論文的總體影響力還有待進一步提高。

同時，表1還統(tǒng)計了1988—2018年間中國在應對氣候變化技術文獻數量前15的機構、文獻數量以及被引情況。從文獻數量上看，僅中國科學院的文獻數量超過了200篇，從被引總頻次上看超過2 000次的機構僅有中國科學院、北京師范大學、清華大學、北京大學4個機構，從篇均被引頻次上看，僅南京農業(yè)大學（40.66）、北京大學（34.07）和武漢大學（31.6）的篇均被引頻次超過了30次，其余機構的篇均被引頻次都在30次以下，從H指數上看，僅中國科學院較高為60，其余機構普遍在30以下。這表明我國大部分科研機構在應對氣候變化領域的科研實力和影響力還處于一個較弱的水平，需要進一步加大科研投入，以提高在應對氣候變化技術領域的科研水平和國際影響力。

2.2.2 應對氣候變化技術國際合作情況

根據2.1.1中應對氣候變化技術發(fā)展趨勢的劃分，我們利用bibexcel軟件對三個階段的國家間合作論文數量排名前10的國家進行了提取，并使用Pajek軟件對提取出來的文件進行了可視化分析，分析結果如圖3所示。第一階段（1988—1998年），美國與其他國家的合作論文數量遠高于其他國家，為216篇。同時，我們還能看出美國是這些國家間合作的主要對象，在應對氣候變化技術領域具有很大影響力。在第二階段（1990—2007年），美國同樣是合作論文數量最高的國家，但是我們可以發(fā)現，其他國家的合作論文數量相較于第一階段也有了較大提升，例如英國的合作論文數量由第一階段的58篇增長至447篇。同時，中國在這一階段與其他國家的合作論文數量有了較大提升，為102篇，位居第9。到了第三階段（2008—2018年），國家間在應對氣候變化技術領域的合作有了巨大進步，合作論文數量有了巨大提升。同時我們可以發(fā)現在這 一階段不再出現國家間合作集中于某一個國家的情況，這表明應對氣候變化技術這一領域越來越受到各國的重視，各國在應對氣候變化技術領域的差距有所減小。

2.3 應對氣候變化技術主要研究方向

表2按照應對氣候變化技術發(fā)展階段統(tǒng)計了世界各國在不同時期主要研究方向的變化情況，從時間序列上看，排名沒有發(fā)生變化的是生態(tài)環(huán)境科學，其中生態(tài)環(huán)境科學在三個階段的發(fā)文占比均處于首位，分別為34.05%、36.71%和39.24%，這表明生態(tài)環(huán)境科學一直是世界各國研究的主要方向，在應對氣候變化這一領域具有重大作用。

同樣排名變化較小的學科是能源燃料，在三個階段的發(fā)文占比排名分別為第3、第4和第3，但是從發(fā)文占比上看它在三個階段分別為19.89%、11.59%和15.70%，略有下降，這表明能源燃料雖然仍是應對氣候變化技術的主要研究方向，但其所受到的重視程度有所下降。

排名上升較為明顯的是工程學和科學與技術，其中工程學在三個階段的發(fā)文占比排名分別為第4、第3和第2，發(fā)文占比分別為16.69%、15.58%和19.41%；科學與技術在前兩個階段的發(fā)文占比均在第5名以后，而在第三階段排名第4，發(fā)文占比達到了15.70%。這表明工程學和科學與技術受到各國的重視程度越來越高，在應對氣候變化領域的重要性越來越大，在未來一段時間內可能是應對氣候變化的主要技術發(fā)展領域。

氣象大氣科學和地質學在三個階段的發(fā)文占比和發(fā)文占比排名上看，是呈現出一個下降趨勢的，其中氣象大氣科學的發(fā)文占比由22.03%下降到了10.70%，排名由第2下降到了第5，地質學更是跌出了發(fā)文占比前五。這表明氣象大氣科學和地質學在應對氣候變化技術領域所受到的重視程度有所下降，造成這一現象的主要原因可能是經過前兩個階段的發(fā)展，氣象大氣科學和地質學領域的技術基本已經趨于成熟造成的。

同樣，表2按照應對氣候變化技術發(fā)展階段統(tǒng)計了中國在不同時期主要研究方向的變化情況，從時間序列上看，排名沒有發(fā)生變化是生態(tài)環(huán)境科學，其中生態(tài)環(huán)境科學在三個階段的發(fā)文占比均處于首位，分別為51.94%、34.62%和37.87%，略微有所下降。這表明生態(tài)環(huán)境科學一直是中國研究的主要方向，在應對氣候變化這一領域具有重大作用，但隨著時間發(fā)展其他學科受到的重視程度也有所提升。

工程學和技術與科學在我國應對氣候變化技術領域的發(fā)展起步較晚，其中工程學是在第二階段的發(fā)文占比才升至前5，科學與技術是在第三階段的發(fā)文占比才升至前5，但是這兩個學科的發(fā)展都較為迅速，到第三階段的發(fā)文占比分別為21.09%和18.17%，位居第2和第3。這表明這兩個學科在中國應對氣候變化技術領域所受到的重視程度越來越高，對于緩解和適應氣候變化帶來的一系列問題的貢獻越來越重，是實現我國可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

地質學和農業(yè)在我國應對氣候變化技術領域的發(fā)文占比在近年來有所降低，但是這兩個學科的發(fā)文占比仍然較高，在第三階段分別為10.79%和8.63%。這與我國農業(yè)大國的身份和我國復雜多樣的地質條件密不可分，在未來一段時間內，這兩個學科將仍是我國研究的主要方向之一。

能源燃料是應對氣候變化技術的主要領域和重點突破方向，但是能源燃料在我國的發(fā)文占比呈現出一個不穩(wěn)定狀態(tài)，其在第一階段的發(fā)文占比為12.90%，位居第4；但是在第二階段的發(fā)文占比排名跌出了前5，僅為6.59%；

到第三階段，能源燃料的發(fā)文占比排名提升到了第4，為15.92%。這表明我國更加地明確和認識了能源燃料對于應對氣候變化的作用和貢獻，在未來一段時間內需要加大對能源燃料研究方向的投入和研究。

2.4 應對氣候變化技術研究熱點

2.4.1 不同時期應對氣候變化技術研究熱點

為了解應對氣候變化技術在三個發(fā)展時期的研究熱點及研究熱點的變遷，本文對相關文獻的題目關鍵詞、摘要關鍵詞和著者關鍵詞進行清洗，合并同義詞，并分別取各時期詞頻最高的前10個關鍵詞，整合結果如表3。各時期的高頻關鍵詞有一定的變化和轉移，如氫能源在第二階段和第三階段開始出現，廢棄物利用在第二和第三階段不再出現。但是生物質、碳匯、CCS等應對氣候變化的關鍵性技術在三個階段都有出現，并且排名較高。

2.4.2 各階段應對氣候變化技術關鍵詞耦合

圖4代表在1999—2007年以及2008—2018年兩個時間段的關鍵詞耦合情況。在1999—2007年，燃料電池和氫兩個關鍵詞共同出現頻率較高，說明在這個時間段，研究文獻主要聚焦于氫燃料電池的研究。生物質和可再生能源的共同出現頻率也相對較高，說明在這個階段，生物質和可再生能源已經引起了關注。

從2008—2018年關鍵詞耦合情況來看，可再生能源領域已經取得了明顯的進步，包括太陽能、氫能、風能、生物燃料等，都與可再生能源有著密切的關聯。碳捕捉、封存與利用（CCS）也在這個時間段開始發(fā)展，但是與其他關鍵詞的耦合情況并不多，說明CCS領域的研究較為獨立。

3 結 論

（1）應對氣候變化技術的科研產出量不斷增加，美國和英國在應對氣候變化技術領域長期處于領先地位，直到2014年中國超越了英國，發(fā)文量位居世界第二。同時中國的H指數也相對靠前，但是中國的篇均被引頻次僅為19.14，相對較低，還需加強論文整體水平。

（2）中國國家自然科學基金資助的論文數最多為739篇，有基金資助的論文所占比例從2005年的2.04%增加到2018年的75.28%。表明基金的投入是逐漸成為應對氣候變化技術的主要驅動力。

（3）全球發(fā)文數量前15的機構中隸屬于美國的科研機構最多有8個，而隸屬于中國的科研機構僅有中國科學院1所。并且在中國發(fā)文數量前15的機構中除了中國科學院，其余機構的發(fā)文數量、H指數和篇均被引頻次均較低。中國還需要加大對應對氣候變化的科研投入，以提高國際影響力。同時，隨著時間的推移，國家間的合作越來越密切，各國在應對氣候變化技術領域的差距有所縮小。

（4）中國主要研究方向和全球主要研究方向基本一致，但工程學和技術與科學在中國的起步相對全球來說較晚，并且中國對于能源燃料的研究起步晚、發(fā)展慢，發(fā)文占比不穩(wěn)定。需要在這些領域投入更多的科研經費，努力達到世界先進水平。

（5）關鍵詞排名前10中遙感技術、廢棄物利用、地熱利用在近年排名有所下降，而生物質、CCS技術和太陽能、風能、氫能源等可再生能源技術排名均有所上升，是應對氣候變化的關鍵性技術和未來的主要發(fā)展方向。

（編輯：李 琪）

參考文獻

[1]PARMESAN C， YOHE G. A globally coherent fingerprint of climate change impacts across natural systems[J]. Nature， 2003， 6918：37-42.

[2]VOROSMARTY C J， GREEN P， SALISBURY J， et al. Global water resources： vulnerability from climate change and population growth[J]. Science， 2000， 5477：284-288.

[3]MELILLO J M， MCGUIRE A D， KICKLIGHTER D W， et al. Global climate change and terrestrial net primary production[J]. Nature， 1993， 6426：234-240.

[4]FIRTH P， FISHER S G. Global climate change and freshwater ecosystems[J]. Annual review of ecology & systematics， 1992， 23（1）：119-139.

[5]JACOBSON M Z， DELUCCHI M A. Providing all global energy with wind， water， and solar power， Part I： technologies， energy resources， quantities and areas of infrastructure， and materials[J]. Energy policy， 2011， 39（3）：1154-1169.

[6]HSINHAN T， WANYI N， JEANCHRISTOPHE B， et al. Highefficiency twodimensional RuddlesdenPopper perovskite solar cells[J]. Nature， 2016， 7616：312-316.

[7]MCKENDRY P. Energy production from biomass. Part I： overview of biomass[J]. Bioresour technol， 2002， 83（1）：37-46.

[8]WOOLF D， AMONETTE J E， STREETPERROTT F A， et al. Sustainable biochar to mitigate global climate change[J]. Nature communications， 2010， 1（5）：56.

[9]CHOI S， DRESE J H， JONES C W. Adsorbent materials for carbon dioxide capture from large anthropogenic point sources[J]. Cheminform， 2010， 2（9）：796-854.

[10]LI B， DUAN Y， LUEBKE D， et al. Advances in CO2， capture technology： a patent review[J]. Applied energy， 2013， 102（2）：1439-1447.

[11]TORNQVIST R. Water savings through improved irrigation techniques： basinscale quantification in semiarid environments[J]. Water resources management， 2012， 26（4）：949-962.

[12]PEREIRA L S， OWEIS T， ZAIRI A. Irrigation management under water scarcity[J]. Agricultural water management， 2002， 57（3）：175-206.

[13]ROGAN J， CHEN D M. Remote sensing technology for mapping and monitoring landcover and landuse change[J]. Progress in planning， 2004， 61（4）：301-325.

[14]PANG Y， LI Z Y， CHEN E X， et al. Lidar remote sensing technology and its application in forestry[J]. Scientia silvae sinicae， 2005， 41（3）：129-136.

[15]HERLIHY N， BARHEN A， BERNER G， et al. Climate change and human health： what are the research trends？ a scoping review protocol[J]. BMJ open， 2016， 6（12）：e012022.

[16]魏一鳴， 袁瀟晨， 吳剛，等. 氣候變化風險評估研究現狀與熱點：基于Web of Science的文獻計量分析[J]. 中國科學基金， 2014（5）：347-356.

[17]LI J， WANG M H， HO Y S. Trends in research on global climate change： a science citation index expandedbased analysis[J]. Global & planetary change， 2011， 77（1）：13-20.

Abstract Climate change has an increasingly negative impact on natural environmental， economic， and social development， and threatens the process of human sustainable development. The technical and academic research on climate change can provide an important basis for future making policies and taking measures on tackling climate change. This research used bibliometric method to conduct statistical analysis of the scientific literature on climate change related technologies in Web of Science database from 1988 to 2018， revealing the history of climate change research， the distribution of major research institutions， and the evolution of research themes. The results showed that： First， the United States and the United Kingdom had taken the leading position in the field of studying the technologies for tackling climate change for a long time. Chinas publication volume and H index were relatively high amongst all the involved countries， but the average frequency of each article cited was low. Second， the proportion of fundsupporting papers was increasing， and it reached up to 75.28% by 2018. Third， amongst the major organizations publishing papers on climate change related technologies， most of them were from the United States. Amongst major Chinese organizations， the number of published papers， H index， and the average frequency of each article cited from Chinese Academy of Sciences were comparatively high， and other Chinese academic organizations would need to improve their scientific research strength and influence in this field. Fourth， Chinas main research directions were basically consistent with the global research tendency， but areas of the engineering， technology and science， and energy fuels started far behind and developed slowly. Fifth， seen from the change of the keywords over time， the renewable energy technologies such as the biomass technology， CCS and solar energy， wind energy， and hydrogen， were key technologies for tackling climate change and also the main global development directions in future.

Key words climate change technology； bibliometric； development trend； research hotspot