李婧華

（中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京 100081）

大氣科學(xué)是地球科學(xué)的一個重要組成部分，主要研究發(fā)生在地球大氣中的各種時空尺度的運動及現(xiàn)象的演變規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律為人類的生產(chǎn)生活服務(wù)。大氣科學(xué)與人類生存、生活、生產(chǎn)關(guān)系密切，對社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。近年來，由于全球氣候變暖以及極端災(zāi)害性天氣頻發(fā)，更引發(fā)了社會各界的廣泛關(guān)注。當(dāng)前科技的迅猛發(fā)展和學(xué)科的交叉融合，推動了大氣學(xué)科的發(fā)展走向全方位地交叉與開放，使得大氣科學(xué)研究也更加重視交叉、綜合和集成[1]。

1986年中國國家自然科學(xué)基金委員會（NSFC）建立，其中地球科學(xué)部五處（大氣科學(xué)）負(fù)責(zé)大氣科學(xué)領(lǐng)域項目資助，范圍主要包括氣象學(xué)、大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)與大氣環(huán)境等[2]。隨著我國對大氣科學(xué)領(lǐng)域研究的重視，以基金形式對大氣科學(xué)領(lǐng)域研究的資助力度不斷增強。NSFC大氣科學(xué)類項目立項呈現(xiàn)持續(xù)增加態(tài)勢，不僅促成了我國大氣科學(xué)研究的持續(xù)進(jìn)步，更形成了一支核心研究機構(gòu)和隊伍[3-4]。

美國國家科學(xué)基金會（NSF）創(chuàng)立于1950年，是美國提供科學(xué)研究資助的獨立聯(lián)邦機構(gòu)，在美國近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用[5]。其中地球科學(xué)部下的大氣和地理空間科學(xué)處（Atmospheric and Geospace Sciences，AGS）主要資助大氣科學(xué)領(lǐng)域項目，如大氣化學(xué)、古氣候?qū)W、氣候與大尺度動力學(xué)以及物理與動力氣象學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科。

選擇美國作為我國的比較對象，分析兩國大氣科學(xué)領(lǐng)域資助基金論文的表現(xiàn)異同，對于量化NSFC對大氣科學(xué)領(lǐng)域的資助效果、促進(jìn)NSFC對大氣科學(xué)領(lǐng)域重要研究主題的資助，以及推進(jìn)我國大氣科學(xué)高質(zhì)量研究，都具有重要和積極的意義。本研究以NSFC和NSF大氣科學(xué)領(lǐng)域資助項目產(chǎn)出的SCIE論文為研究對象，對2009—2021年間NSFC和NSF大氣科學(xué)項目資助的SCIE論文數(shù)量、論文影響力、高被引論文及研究主題等進(jìn)行比較研究，試圖揭示中美兩國在大氣科學(xué)領(lǐng)域資助產(chǎn)出效能和科研影響力的差異，以期為我國“十四五”時期開展大氣科學(xué)領(lǐng)域研究布局、資源配置和政策制定等提供決策參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文數(shù)據(jù)來源為NSFC和NSF網(wǎng)站發(fā)布的公開數(shù)據(jù)，分析項目數(shù)據(jù)為NSFC地球科學(xué)部五處（申請代碼：D05）和NSF大氣和地理空間科學(xué)處資助項目，獲得的項目信息包括項目編號、項目名稱、承擔(dān)機構(gòu)、立項年份以及結(jié)題時間等。

2008年7月，Web of Science數(shù)據(jù)庫開始對基金論文資助項目進(jìn)行標(biāo)注，因此從準(zhǔn)確性考慮，本文選取項目立項年份為2009—2021年。利用項目資助編號，通過Web of Science核心合集里基金授權(quán)號（FG）字段，檢索立項項目資助發(fā)文信息，文獻(xiàn)類型為Article和Review。

對檢索數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，分析NSFC和NSF的SCIE論文產(chǎn)出數(shù)量、篇均被引次數(shù)、國際合作、高被引論文等；并利用文本聚類軟件VOSviewer對產(chǎn)出論文主題進(jìn)行聚類分析，比較二者資助產(chǎn)出主題的差異。

2 NSFC/NSF大氣科學(xué)領(lǐng)域資助SCIE論文分析

2.1 資助SCIE論文產(chǎn)出分析

2009—2021年，NSFC資助SCIE論文產(chǎn)出共17013篇，篇均被引次數(shù)為14.8次/篇。NSF資助SCIE論文產(chǎn)出9967篇，篇均被引次數(shù)為24.56次/篇。

從發(fā)文量看，NSFC項目SCIE發(fā)文量呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，并于2011年后發(fā)文量超過NSF。從引用情況來看，NSFC資助SCIE論文的篇均被引次數(shù)低于NSF，但與NSF的差距在2016年后逐漸縮?。▓D1）。

圖1 2009—2021年NSFC/NSF大氣科學(xué)項目資助SCIE論文產(chǎn)出數(shù)量及篇均被引次數(shù) Fig. 1 Number of SCIE papers and number of citations per paper from atmospheric science projects funded by NSFC/NSF during 2009—2021

國際合作方面，NSFC共有5848篇國際合作論文，占SCIE論文產(chǎn)出的34.4%。NSFC主要合作國家有美國（3498篇）、德國（530篇）、英國（485篇）、加拿大（389篇）和日本（354篇）等。其中，與美國合作的論文占NSFC國際合作論文總數(shù)的59.8%。

NSF發(fā)表4563篇國際合作論文，占比為45.8%。NSF主要合作國家有中國（1487篇）、德國（721篇）、英國（666篇）、法國（430篇）、日本（409篇）和加拿大（409篇）。其中，NSF與中國合作論文占國際合作論文總數(shù)的32.6%。由此可見，中國和美國互為第一大合作國家，但NSF的國際合作率更高。

2.2 研究主題對比分析

資助項目的科研論文產(chǎn)出可以從側(cè)面反映出基金資助的方向。利用VOSviewer軟件，對NSFC/NSF大氣科學(xué)領(lǐng)域所有立項項目的SCIE論文產(chǎn)出的關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類。根據(jù)關(guān)鍵詞的共現(xiàn)及相互聯(lián)系的緊密型進(jìn)行聚類，將聯(lián)系緊密的關(guān)鍵詞以相同顏色劃分為統(tǒng)一區(qū)塊，其中主題詞越突顯表明出現(xiàn)頻次越高。

從聚類結(jié)果看，NSFC資助大氣科學(xué)領(lǐng)域論文形成了4大核心研究領(lǐng)域（圖2），分別是：1）藍(lán)色聚類：氣候?qū)W研究，關(guān)鍵詞包括：季風(fēng)、ENSO、大氣環(huán)流、年際變率等；2）黃色聚類：氣候變化研究，關(guān)鍵詞包括：溫度、趨勢、影響、二氧化碳、甲烷、排放等；3）綠色聚類：模式研究，關(guān)鍵詞包括：參數(shù)化、降水、模擬、對流、熱帶氣旋、微物理過程等；4）紅色聚類：大氣化學(xué)研究，關(guān)鍵詞包括：PM2.5、空氣污染、邊界層、傳輸?shù)取?/p>

圖2 NSFC大氣科學(xué)領(lǐng)域資助SCIE論文關(guān)鍵詞聚類 Fig. 2 Keyword clustering of NSFC-funded SCIE papers of atmospheric science

NSF資助論文形成了4大核心研究領(lǐng)域（圖3），分別是：1）紅色聚類：氣候與氣候變化研究，關(guān)鍵詞包括：降水、ENSO、MJO、全球變暖、海洋、干旱等；2）黃色聚類：氣溶膠研究，關(guān)鍵詞包括：排放、臭氧、二次有機氣溶膠、顆粒物等；3）綠色聚類：空間天氣研究，關(guān)鍵詞包括：湍流、太陽風(fēng)、磁層、磁場重聯(lián)等；4）藍(lán)色聚類：模式研究，關(guān)鍵詞包括：資料同化、雷達(dá)觀測、數(shù)值天氣預(yù)報等。

圖3 NSF大氣科學(xué)領(lǐng)域資助SCIE論文關(guān)鍵詞聚類 Fig. 3 Keyword clustering of NSF-funded SCIE papers of atmospheric science

3 NSFC/NSF大氣科學(xué)領(lǐng)域資助高被引論文對比分析

3.1 高被引論文產(chǎn)出對比

科睿唯安提出高被引論文概念，指在某學(xué)科領(lǐng)域中發(fā)表于10年內(nèi)、被引次數(shù)排名在前1%以內(nèi)的論文。高被引論文被認(rèn)為是在學(xué)術(shù)共同體中具有較高“認(rèn)可程度”的科研成果。為了研究NSFC/NSF資助的高影響研究，本文選取高被引論文進(jìn)行分析。

2009—2021年，NSFC大氣科學(xué)領(lǐng)域資助產(chǎn)出192篇高被引論文，篇均被引次數(shù)為174.43次/篇。NSFC高被引論文數(shù)量呈現(xiàn)平穩(wěn)上升的態(tài)勢。NSF大氣科學(xué)領(lǐng)域資助產(chǎn)出221篇高被引論文，篇均被引次數(shù)為223.49次/篇。NSFC高被引論文數(shù)量在2019年首次超過NSF，但在篇均被引次數(shù)上，與NSF仍有差距。

國際合作方面，NSFC共有123篇國際合作高被引論文，占高被引論文總數(shù)的64.1%。與美國合作高被引論文數(shù)量最多，達(dá)82篇，占NSFC高被引論文國際合作高被引論文數(shù)的66.7%。NSF發(fā)表157篇國際合作高被引論文，占NSF高被引論文總數(shù)的71.0%。其中與中國合作高被引論文數(shù)最多，達(dá)65篇，占NSF國際高被引論文總數(shù)的41.4%。NSF其他合作較多的國家有：德國（56篇）、英國（55篇）和法國（40篇）。

與SCIE論文產(chǎn)出相比，NSFC/NSF高被引論文的國際合作率均有提升，中美仍互為第一大合作國家，但NSFC與美國合作更多，產(chǎn)出是合作第二多德國（26篇）的3倍之多，而NSF國際合作更加廣泛，與德國（56篇）、英國（55篇）和法國（40篇）等歐洲國家合作仍較為密切。

圖4 2009—2021年NSFC/NSF大氣科學(xué)領(lǐng)域資助項目高被引論文產(chǎn)出情況 Fig. 4 Highly-cited papers from atmospheric science projects funded by NSFC/NSF during 2009－2021

3.2 高被引論文研究主題對比

從NSFC與NSF資助高被引論文的關(guān)鍵詞來看（表1），兩者存在著較大的差異。NSFC高被引論文的關(guān)鍵詞主要集中在大氣化學(xué)、大氣環(huán)境和健康等研究領(lǐng)域，高頻關(guān)鍵詞涉及空氣污染、PM2.5、源解析、顆粒物、黑碳、人為排放和氣溶膠。NSF高被引論文的研究主題主要以氣候和氣候變化為核心，涉及數(shù)值模式、動力氣象學(xué)、大氣化學(xué)等多個領(lǐng)域?？傮w而言，從主題分布范圍來看，NSF高被引論文比NSFC的研究主題范圍分布更廣。表2和表3分別給出了NSFC/NSF高被引論文Top10信息。

表1 NSFC/NSF高被引論文的關(guān)鍵詞及詞頻 Table 1 Keywords and word frequency of NSFC/NSFfunded highly-cited papers

表2 2009—2021年NSFC大氣科學(xué)領(lǐng)域資助高被引論文Top10 Table 2 Top 10 NSFC-funded highly-cited papers of atmospheric science during 2009－2021

表3 2009—2021年NSF大氣科學(xué)領(lǐng)域資助高被引論文Top10 Table 3 Top 10 NSF-funded highly-cited papers of atmospheric science during 2009－2021

4 小結(jié)與討論

在NSFC的持續(xù)資助下，我國大氣科學(xué)領(lǐng)域SCIE發(fā)文量不斷增長，并且出現(xiàn)了一批具有國際影響力的高被引論文，但篇均被引次數(shù)等反映整體影響力的指標(biāo)方面，仍與NSF資助論文有一定差距。篇均被引次數(shù)低，一方面是由于發(fā)表論文總量較大[6]，另一方面也反映出NSFC資助論文質(zhì)量與NSF有差距，論文影響力相應(yīng)較低。

國際合作有助于提高論文影響力。NSFC和NSF的高被引論文國際合作率均提升，但NSF的國際合作率更高。在NSFC資助的國際論文中，接近60%的資助論文是與美國進(jìn)行合作，合作國家廣度和深度有待進(jìn)一步增強。在推動國際科技合作中，NSFC能夠發(fā)揮基礎(chǔ)研究國際合作的紐帶作用[7]，擴大國際合作資助規(guī)模和空間，拓展和深化多邊合作，提高國際科技合作的水平和深度，從而增強科技產(chǎn)出的國際影響力。

NSFC高被引論文數(shù)量上與NSF差別不大，但在科研影響力上仍有差距。相比于NSFC高被引論文主要集中于空氣污染、空氣質(zhì)量和PM2.5等大氣化學(xué)方面的研究主題，NSF高被引論文的研究主題范圍分布也更為廣泛。這與NSF重視科學(xué)戰(zhàn)略研究和明確資助部署頂層設(shè)計，在實際工作中以推動基礎(chǔ)科學(xué)研究為重有著密切關(guān)系[8]，但目前我國的基礎(chǔ)研究對國家需求的響應(yīng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠[9]。2021年，NSFC大氣科學(xué)處對申請代碼進(jìn)行最新調(diào)整，進(jìn)一步優(yōu)化了大氣學(xué)科的資助布局。面向未來，NSFC大氣科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)進(jìn)一步加大資助力度，加強頂層設(shè)計，兼顧基礎(chǔ)理論與前沿技術(shù)研究，注重關(guān)鍵領(lǐng)域的資助效能，使NSFC成為突破和解決“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)難題背后的基礎(chǔ)理論和核心技術(shù)的重要力量，從而助力實現(xiàn)我國氣象科技自立自強。