王 勁，張 恒，王鑫博

（1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019）

野火（Wildland Fire）影響生態(tài)系統(tǒng)模式和進程，包括植被分布和景觀結(jié)構(gòu)、碳循環(huán)和區(qū)域氣候等。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)平均每年發(fā)生森林火災(zāi)22萬次，受災(zāi)面積達到1000 km2，約占森林總面積的1%?；鹜ㄟ^對植被的破壞來釋放大量CO2、顆粒物以及其他痕量氣體，致使空氣污染和水土流失加劇，是導(dǎo)致全球氣候變化的原因之一[1-2]。目前大約80%的森林火災(zāi)由于人為所引起的。人類和火災(zāi)一直共存，火災(zāi)管理體系一直不完善[3]，而且隨著氣候變化，林業(yè)在火災(zāi)監(jiān)控、管理、救助、重建等方面任務(wù)艱巨[4]。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，研究成果數(shù)量增多。領(lǐng)域的發(fā)展概貌通過知識單元或知識群的形式以文獻回顧為載體呈現(xiàn)在相關(guān)研究中，為其提供知識基礎(chǔ)[5]。在野火研究中，有限的文獻不能較好地反映知識群落之間的復(fù)雜關(guān)系。所以，有必要了解全世界范圍內(nèi)在該領(lǐng)域進行研究的程度與研究的進展，以更好的應(yīng)對在該領(lǐng)域出現(xiàn)的問題。

IJWF（International Journal of Wildland Fire）始于1990年，是國際野火災(zāi)協(xié)會（International Association of wildland fire,IAWF）的旗艦期刊，發(fā)布野火研究領(lǐng)域的動態(tài)。該期刊旨在滿足快速增長的國際荒地火災(zāi)科學(xué)界的需求，為野火研究提供專門的，多學(xué)科的同行評審渠道，以便在科學(xué)界、從業(yè)者及政策制定者中傳播新的火災(zāi)研究信息。IJWF的研究主題包括社會科學(xué)、遙感、氣候變化、火-大氣相互作用、古氣候和火災(zāi)歷史、火干擾全球重要性和火災(zāi)影響、火災(zāi)行為核心，火災(zāi)預(yù)測和火災(zāi)生態(tài)學(xué)仍然是期刊內(nèi)容的重要組成部分。隨著氣候變化，人類活動和對野火認識的深入，野火研究的主題也在不斷演變。對于野火研究，研究主題發(fā)展軌跡及相互聯(lián)系如何、研究熱點的變化及未來趨勢如何，梳理這些問題對于把握野火領(lǐng)域的研究非常必要。

文獻計量學(xué)在文獻信息分析中被廣泛應(yīng)用于評估某一領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀和水平[6]。本文從文獻計量學(xué)角度，利用CiteSpace軟件分析2002—2019年國際野火研究領(lǐng)域有關(guān)的研究核心方向、研究主題以及研究熱點。

1 材料與方法

CiteSpace軟件是一款可視化分析的Java應(yīng)用程序[7]。基于IJWF期刊2002—2019年以“野火”為主題的文獻，利用作者之間合作關(guān)系、國家合作關(guān)系、被共引文獻、關(guān)鍵詞等進行可視化分析。

1.1 資料來源

在Web of Science核心數(shù)據(jù)庫中以“International Journal of Wildland Fire”為主題詞檢索2002—2019年相關(guān)收錄文章，檢索結(jié)果共1432條，將檢索結(jié)果以“全記錄（包含引用的參考文獻）”的格式下載并保存為純文本文件，作為文中分析的數(shù)據(jù)樣本。

1.2 方法

檢索結(jié)果以純文本格式導(dǎo)出，并導(dǎo)入到CiteSpace軟件對其引文的數(shù)量、頻次、國別與期刊、作者進行統(tǒng)計分析。CiteSpace軟件可以展示不同形式的圖譜，例如聚類圖譜、時間線圖譜等，而這些圖譜有助于更容易分析出野火研究的進展以及研究熱點。平均輪廓值S大于0.3，模版值Q在0～1之間，表明聚類分析有顯著意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 2002-2019年該期刊發(fā)文量與影響因子

主題詞檢索文獻共計1432篇，其中2015年、2016年發(fā)文量最多。2002—2019年文獻發(fā)布量時間分布詳見圖1。從2002年起，發(fā)文量呈上升趨勢，到2016年發(fā)文量達到了122篇文章，而2016年影響因子2.078是近5年最低值；隨后2017、2018兩年有下降趨勢，到2018年影響因子達到了2.748。這說明影響因子與發(fā)文量之間存在著一定的聯(lián)系[8]。

圖1 2002-2019年文獻發(fā)布量

2.2 文獻發(fā)布國家發(fā)文量

對Web of Science檢索出來的1432條結(jié)果進行國家（地區(qū)）發(fā)文數(shù)量分析，發(fā)文數(shù)量最多的國家是美國，共發(fā)表文章717篇，占比高達50.07%。如表1所示，發(fā)文數(shù)前10的國家依次為美國、澳大利亞、加拿大、西班牙、葡萄牙、法國、意大利、英國、中國和德國。

表1 發(fā)文數(shù)量前十的國家/地區(qū)

美澳兩國的發(fā)文量約為全球總發(fā)文量的70.04%。圖2顯示，在野火研究領(lǐng)域美國、澳大利亞和加拿大三國的合作關(guān)系最為密切，并且它們與西班牙、法國、中國等國均有合作，這對于世界各國可以更好地防控野火風險，同時也是世界野火研究發(fā)展的必然趨勢。

圖2 2002-2019國家合作關(guān)系網(wǎng)

2.3 國際該領(lǐng)域作者發(fā)表文獻數(shù)量

作者共引分析揭示學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)程度，反映學(xué)科專業(yè)之間的結(jié)構(gòu)特征和未來發(fā)展趨勢，而作者耦合分析更為全面地反映一個學(xué)科的前沿知識結(jié)構(gòu)，因此將作者耦合分析與作者共引分析相結(jié)合可更全面地揭示學(xué)科知識結(jié)[9]。檢索該領(lǐng)域發(fā)文作者，其中Smith AMS發(fā)文最多，共發(fā)表28篇文章，占所以檢索結(jié)果的1.95%，發(fā)文量前十的作者如表2。

表2 發(fā)文數(shù)量前十的作者

作者耦合關(guān)系是指兩個或多個作者發(fā)表的文章引用了一些相同的文獻，反映了文獻之間的一些內(nèi)在聯(lián)系[10]。L.Leydesdorff于2008年最早研究作者耦合關(guān)系，ZHAO實證了作者耦合關(guān)系[11]。如圖3所示，根據(jù)野火究領(lǐng)域各學(xué)者研究主題的異同與活躍情況，這些領(lǐng)域中研究比較活躍的作者分別有Smith AMS、Cruz MG、Butler BW、Viegas DX等。當前研究者人數(shù)眾多，核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)，由圖3中可知研究主要以團隊合作居多。

圖3 2002—2019年該領(lǐng)域發(fā)文作者共現(xiàn)圖

2.4 國際發(fā)文機構(gòu)發(fā)文量

通過Web of Science檢索機構(gòu)，從檢索結(jié)果中可知，United States Department of Agriculture Usda（美國農(nóng)業(yè)部）發(fā)文369篇，占檢索結(jié)果的25.77%排名第一位，從表中顯示發(fā)文量前二的機構(gòu)均為美國，可以看出在該研究領(lǐng)域，美國領(lǐng)跑于世界。其中發(fā)文前十的機構(gòu)如表3。

表3 發(fā)文數(shù)量前十的國際機構(gòu)

2.5 國際基金資助機構(gòu)記錄文章情況

通過Web of Science檢索該領(lǐng)域基金資助機構(gòu)，其中United States Department of Agriculture Usda記錄數(shù)97篇，占檢索結(jié)果的6.77%，排名第一。檢索結(jié)果前十情況如表4。

表4 文章記錄數(shù)量前十的國際基金資助機構(gòu)

2.6 研究主題分析

CiteSpace的共被引聚類分析關(guān)鍵聚類，通過聚類模塊色彩、線條及位置標識研究主題繪制研究領(lǐng)域的全貌，從而分析研究主題的演變并尋找研究前沿發(fā)展情況[6]。因為研究形式各不相同，導(dǎo)致了眾多小聚類的存在。研究主題持續(xù)期各不相同，一些聚類持續(xù)時間相對較短，這代表著野火研究的不同發(fā)展階段。

2.6.1 基于活躍聚類野火研究探測

2002年左右該階段僅包含4個主題聚類，即澳大利亞北部、野火行為、南達科塔、基于當前空間的火災(zāi)監(jiān)測。該階段發(fā)表文獻的總量不多，影響力高的論文較少。聚類中引用頻次最高的文獻是Linn等人[12]在《International Journal of Wildland Fire》發(fā) 表 的《Studying wildfire behavior using FIERTEC》一文。該文用FIERTEC模型來研究野火行為。野火行為研究為野火的撲救以及森林管理提供了理論依據(jù)，根據(jù)實驗和野火記錄，建立火蔓延的模型進行林火行為的模擬，這具有重要的實踐指導(dǎo)意義。澳大利亞北部聚類中被引頻次最高的是Edwards等在《A tale of two parks:contemporary fire regimes of Litchfield and Nitmiluk National Parks,monsoonal northern Australia》一文。該文論述了基礎(chǔ)設(shè)施和保有權(quán)邊界的季節(jié)性、燃燒程度和燃燒頻率火勢的影響[13]。這兩篇文章在此階段的研究中具有一定的代表性，利用模型模擬工具并提出了關(guān)鍵有效的措施，為以后的野火研究提供了研究工具以及研究視角。隨著計算機和遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，模型模擬技術(shù)進入到多維的空間模擬階段：例如美國的Farsite模型[14]，加拿大Prometheus模型以及澳大利亞Phoenix模型，模型中還加入樹冠火、飛火等火行為模型來提高模型的精確程度。未來高分辨率遙感數(shù)據(jù)的使用、多種可燃物模型的建立，以及景觀尺度的林火行為動態(tài)研究，將可以顯著提高模型預(yù)測能力和結(jié)果的可靠性。

2.6.2 21世紀初期野火研究階段

隨著時間推移，聚類圖譜顯示2004—2010年的發(fā)展階段文獻總量較多且與其他聚類節(jié)點的連接較強，影響力高的論文很多。主要包含5個聚類，即草地-干旱區(qū)森林群落（記為#0聚類），火烈度（記為#1聚類），加拿大北部森林（記為#2聚類），新發(fā)展（記為#4聚類），野火行為（記為#5聚類）。其中引用次數(shù)最多的是#2聚類中，Westerling等人發(fā)表的《Warming and earlier spring increase western U.S.forest wildfire activity》一文，提出了美國西部森林野火活動在20世紀80年代中期突然顯著增加與春季和夏季氣溫的升高以及較早的春季融雪密切相關(guān)[15]。Litell等人發(fā)表的《Climate and wildfire area burned in western U.S.ecoprovinces,1916—2003》文中提出美國西部的野火燃燒地區(qū)適應(yīng)氣候變化很可能取決于特定于生態(tài)系統(tǒng)的、季節(jié)性的氣候變化[16]。在可燃物有限的生態(tài)系統(tǒng)中，可燃物管理可能比在氣候有限的生態(tài)系統(tǒng)中更容易減輕火災(zāi)的脆弱性和提高抗災(zāi)能力，在這種生態(tài)系統(tǒng)中，極端天氣條件下的嚴重火災(zāi)將繼續(xù)造成大部分地區(qū)的火災(zāi)。Bowman等[17]在《Fire in the earth system》一文中提出了火災(zāi)影響全球生態(tài)系統(tǒng)的格局和過程。在大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)中，野火作用于其中，并且是很多植物得以延續(xù)的關(guān)鍵[17，18]。野火燒毀地表植物，使得群落再次進行演替，這對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的影響[17-19]。

這三篇文章都表示了野火與生態(tài)的關(guān)系，這代表野火研究的本階段的研究，主要圍繞著火災(zāi)的效應(yīng)，本階段發(fā)表的文獻大部分針對火災(zāi)發(fā)生后的生態(tài)和環(huán)境影響，氣候變化與森林火災(zāi)制度之間的相互作用、它們的生態(tài)影響和后果，以及景觀管理在減輕這些影響方面的作用。這些文章提供了方法和概念上的對比，并從多個角度說明了圍繞新的火災(zāi)制度出現(xiàn)的不確定性的原因、后果和管理備選方案。野火研究最多的是森林火災(zāi)在生態(tài)和環(huán)境等方面的研究，由此可見，在此方面是野火研究的核心主題。表5報告了分布于#0，#1，#2，#4，#5聚類的各指標排名前十的主要文獻。其中突變系數(shù)（Burst）表明在相關(guān)研究中文獻是否處于前沿地位，頻次（Frequence）的高低表明該文獻與其他學(xué)術(shù)研究之間關(guān)系強弱，中心度（Centrality）的高低表明了文獻影響力的強弱。

表5 分布于#0、#1、#2、#4、#5聚類排名前10的主要文獻的相關(guān)指標

2.6.3 近年野火研究進展

近年來對野火研究的理解有了實質(zhì)進步。研究主題擴張階段的聚類包括普通克里格法（記為#10聚類）、溫帶雨林生態(tài)系統(tǒng)（記為#12聚類）以及大型火災(zāi)管理（記為#13聚類）三個聚類。#10聚類包含了發(fā)表于2010—2017年的共計11篇文獻，#12聚類包含了發(fā)表于2010—2016年共計17篇文章，#13聚類包含了發(fā)表于2011—2016年共計18篇文章，這三個聚類形成時間較晚，屬于小聚類。表6列出了#10、#12、#13聚類的各指標排名前十的主要文獻及相關(guān)指標。與前兩個階段相比較，文獻的影響力相對較低，這是因為文獻發(fā)表的時間不長，新的文獻需要時間來檢驗。在表6報告的高影響力文獻中Keeley JE等人發(fā)表的關(guān)于火災(zāi)強度、火災(zāi)嚴重程度和燒傷嚴重程度：簡要回顧和建議使用的文章突現(xiàn)性和被引頻次均較高[20]。這一研究階段，突出了社會科學(xué)可以做出的一些貢獻。這些論文集借鑒了來自社會科學(xué)領(lǐng)域的研究人員的工作，其結(jié)果對政策和實踐都有影響，每一篇論文都強調(diào)了消防管理面臨的重大挑戰(zhàn)，而這些研究成果代表著現(xiàn)階段的主要研究方向。

表6 分布于#10、#12、#13、聚類排名前10的主要文獻的相關(guān)指標

本部分通過繪制時間線圖譜，將野火發(fā)展不同階段所得到的成果進行進一步聚類分析。通過對高影響力文獻的解讀可以發(fā)現(xiàn)，每一階段的發(fā)展都推動了新主題的誕生，以建立火災(zāi)模型模擬，探究野火與生態(tài)的聯(lián)系以及近年火災(zāi)管理等主題，揭示了野火研究三個不同階段的進展。

2.7 野火研究熱點分析

關(guān)鍵詞是對論文主題的高度概括，一定程度上代表著論文的核心觀點，分析相關(guān)文獻關(guān)鍵詞有助于找到該研究領(lǐng)域的研究熱點。表7顯示，頻次最高的關(guān)鍵詞是Wildfire（野火），表中其余關(guān)鍵詞，頻次也很高。如Forest（森林）、Fire（火）、Model（模型）、Management（管理）等關(guān)鍵詞也能反映該領(lǐng)域共同研究的問題。The United States（美國）、Climate change（氣候變化）、Behavior（行為）等關(guān)鍵詞也能體現(xiàn)野火與氣候變化的關(guān)系等也是該領(lǐng)域共同關(guān)注的問題。

表7 2002—2019年該領(lǐng)域前20高頻關(guān)鍵詞

通過Citespace軟件規(guī)定格式導(dǎo)出檢索的數(shù)據(jù)。時間閾值調(diào)整為2002—2019年；節(jié)點類型選擇Keyword；節(jié)點閾值調(diào)整為Top 50（關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析）、網(wǎng)絡(luò)修剪方式選擇Pathfinder（尋徑）和Pruning Sliced Networks（修剪每篇網(wǎng)絡(luò)）；其余選項均為默認。圖4中模塊值高達0.3756，平均輪廓值為0.4022，表明聚類分析有顯著意義。從圖4關(guān)鍵詞圖譜可以看出“Wildfire（野火）”“Forest（森林）”“Fire（火）”“Model（模型）”“Management（管理）”等節(jié)點相對較大。

圖4 2002—2019年該領(lǐng)域文章關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析Top50

在圖5關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類圖中Citespace把關(guān)鍵詞分成了8個主要的熱點聚類，節(jié)點越大關(guān)鍵詞權(quán)重越大。8個主要的熱點聚類為#1wind（風）、#2united states（美國）、#3remote sensing（遙感）、#4crossdating（對照計年）、#5modeling（模型）、#6drought（旱季）、#7water repellency（拒水性）、#8kakadu national park（卡卡杜國家公園）。由圖5分析，2002年以來集中以下研究：一是森林火災(zāi)受氣候變化影響。從節(jié)點大小來看，關(guān)鍵節(jié)點主要集中在#1，最大節(jié)點為“Forest（森林）”。學(xué)界對于森林火災(zāi)的研究一直在持續(xù)，主要表現(xiàn)在相關(guān)關(guān)鍵詞包括Vegetation（植被）、Forest fire（森林火災(zāi)）、Boreal forest（北方森林）、Climate（氣候）等共現(xiàn)頻次均較高，且連接線密集。自2002年以來，野火與氣候變化的研究一直增加，氣候變化對火災(zāi)發(fā)生的影響包括氣溫升高以及大氣CO2濃度增加。首先，升溫和CO2濃度增加導(dǎo)致生長季延長，提高森林和草原的生物量從而增加地表可燃物載量。其次，全球變暖增加了溫帶大氣層中的閃電數(shù)量[21]。美國大陸地區(qū)的閃電數(shù)量將增加50%，顯著提高野火風險[21-22]：研究預(yù)估美國加州2020—2049年將增加雷擊火19.1%[23]。Stock[24]發(fā)現(xiàn)加拿大北方針葉林野火中，閃電導(dǎo)致的單次火面積遠大于人工火源。氣候變化已經(jīng)顯著增加了野火風險，受干旱影響地區(qū)顯著[25-27]。二是模型模擬研究。通過文獻可以發(fā)現(xiàn)，早期對模型的研究處在對該模型本身的探索，而當前研究更多的借助模型工具模擬火災(zāi)發(fā)生以及火行為等。三是遙感與GIS在支持森林火災(zāi)管理中的應(yīng)用進展，探討如何利用遙感和地理信息系統(tǒng)應(yīng)用來支持火災(zāi)管理。通過文獻閱讀發(fā)現(xiàn)，主要描述了在地方、區(qū)域和全球范圍內(nèi)取得的進展和面臨的挑戰(zhàn)。這也是當前主要的研究熱點。

圖5 2002—2019年該領(lǐng)域文章關(guān)鍵詞聚類共現(xiàn)圖

3 結(jié)論與展望

利用Citespace軟件，對2002—2019年的世界野火領(lǐng)域的研究成果進行整理，繪制知識圖譜，對近年來相對活躍的研究主題和文獻的關(guān)鍵詞進行分析，不僅能探測其研究前沿，說明不同階段的研究進展，還可以尋找野火領(lǐng)域的研究熱點。

研究發(fā)現(xiàn)：

1）2002年以后發(fā)文量呈持續(xù)上升趨勢。當前研究者人數(shù)眾多，在知識圖譜中核心網(wǎng)絡(luò)明顯，作者之間的合作較多。發(fā)文機構(gòu)主要集中在美國、加拿大、澳大利亞等國，這3國在合作關(guān)系上最為密切。

2）時間線聚類圖譜可見各主題形成時間各不相同并且持續(xù)時間各異。本研究分為三個階段進行分析野火研究進展。第一個階段主要進行了火災(zāi)原理等方面的研究，通過建立火災(zāi)模型模擬以及火行為的研究。第二個階段主要進行火災(zāi)影響方面的研究，通過火與生態(tài)之間的關(guān)系并綜合自然環(huán)境進行研究。第三個階段主要進行火災(zāi)的管理方面的研究，結(jié)合遙感技術(shù)，對火災(zāi)監(jiān)測領(lǐng)域進行深入探索，在預(yù)防火災(zāi)方面提供了技術(shù)支撐。

3）從關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析中看，世界野火研究主要在森林火災(zāi)與氣候變化、社會科學(xué)在火災(zāi)管理中的應(yīng)用、遙感技術(shù)在火災(zāi)管理中的應(yīng)用進展等幾個方面。這些也是近年野火研究的主要研究熱點。

基于文獻分析，目前野火研究主要以森林火災(zāi)為核心，以火行為研究、火模擬模型研究等為主體。研究方法從簡單到復(fù)雜，從單一到綜合。野火研究主要圍繞火災(zāi)原理，火災(zāi)影響展開。存在的問題是如何更好地預(yù)防火災(zāi)，如何將火災(zāi)所造成的損失最小化?；谀壳耙盎鹧芯浚瑸槲磥硪盎鹧芯口厔葑兓於嘶A(chǔ)。如何更有效預(yù)防火災(zāi)是野火研究的未來趨勢?！盎馂?zāi)監(jiān)測”將是新的研究熱點?；馂?zāi)監(jiān)測更多是與遙感、天氣等關(guān)鍵詞連線緊密，通過這些技術(shù)來進行火險等級區(qū)域劃分，對防治火災(zāi)起到了較大影響。因此預(yù)見“火災(zāi)監(jiān)測”將持續(xù)成為熱點，未來的研究應(yīng)對“火災(zāi)監(jiān)測”進行深入探究。