全球極端天氣研究的情報(bào)學(xué)分析

李范　馬馳　黃德生

〔摘 要〕隨著全球氣候持續(xù)變暖，各類極端天氣頻繁發(fā)生，所造成的災(zāi)害損失和影響也不斷加重，因此，對極端天氣的研究成為世界各國學(xué)者關(guān)注的重要課題。本研究檢索了Web of Science數(shù)據(jù)庫中收錄的關(guān)于極端天氣研究的文獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)和分析了這些文獻(xiàn)的年發(fā)表量、文獻(xiàn)類型、國家、發(fā)文機(jī)構(gòu)、著者、來源、學(xué)科類別分布，并確定了高被引作者、高被引出版物和高被引文獻(xiàn)，同時對高被引文獻(xiàn)進(jìn)行了共引聚類分析獲得該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，從而了解極端天氣研究的發(fā)展歷程，客觀反映當(dāng)前該領(lǐng)域理論與實(shí)踐研究的現(xiàn)狀，并為今后更好的開展極端天氣研究提供一定的參考。

〔關(guān)鍵詞〕極端天氣；科學(xué)文獻(xiàn)；共引；情報(bào)學(xué)分析

〔中圖分類號〕Ｇ250.252 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕Ａ 〔文章編號〕1008－0821（2012）09－0009－07

對于特定的地點(diǎn)和時間，極端天氣事件是指發(fā)生概率極小的天氣氣候現(xiàn)象，通常發(fā)生概率只占該類天氣現(xiàn)象的10%或者更低［1－2］。近幾十年來，極端天氣氣候事件呈現(xiàn)出不斷增多增強(qiáng)的趨勢，例如：北半球中高緯度陸地地區(qū)極端強(qiáng)降水事件的頻率和強(qiáng)度增加［2－3］，多數(shù)陸地的異常暖夜頻率顯著增多［4－6］，全球陸地的副熱帶地區(qū)干旱現(xiàn)象變得更強(qiáng)、更持續(xù)［7］等等。而且，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2007年發(fā)布的第四次評估報(bào)告中預(yù)計(jì)，今后這種極端事件的出現(xiàn)將更加頻繁［2］。

極端天氣氣候事件可使人類健康、居住、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游、保險(xiǎn)等方面都受到影響，給社會經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失。隨著全球氣候持續(xù)變暖，各類極端天氣發(fā)生頻繁，災(zāi)害損失和影響也不斷加重［8］。面對日益增多的極端天氣，找出災(zāi)害頻發(fā)的根源，避免極端天氣發(fā)生，對極端天氣加以防御，構(gòu)建人類與自然和諧相處的關(guān)系從而給人類營造安全舒適的生活環(huán)境變得至關(guān)重要，因此，近年來，極端天氣受到世界各國政府的重視，學(xué)者們從各個方面對極端天氣氣候展開了深入而廣泛的研究［9］。

本研究統(tǒng)計(jì)和分析了1993-2012年間Web of Science(WoS)收錄的極端天氣專題研究文獻(xiàn)的數(shù)量增長情況、文獻(xiàn)類型、國家分布、發(fā)文機(jī)構(gòu)、著者、來源分布和學(xué)科類別，并確定了高被引作者、高被引出版物和高被引文獻(xiàn)，同時對高被引文獻(xiàn)進(jìn)行了共引聚類分析，旨在了解極端天氣研究的發(fā)展歷程，客觀反映當(dāng)前該領(lǐng)域理論與實(shí)踐研究的現(xiàn)狀，并為今后更好的開展極端天氣研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集

本研究采用美國科學(xué)情報(bào)研究所(Institute for Scientific Information)開發(fā)的Web of Science三大引文數(shù)據(jù)庫——SCI-EXPANDED、SSCI、A&HCI獲取文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，檢索的時間跨度為1993-2012年，檢索日期為2012年2月9日。多次試檢后，確定檢索策略為：TI=(extreme* weather) OR TI=(extreme* climate) OR TS=“extreme weather”O(jiān)R TS=“extreme climate”。

1.2 來源文獻(xiàn)與被引文獻(xiàn)分析

執(zhí)行檢索后，利用WoS的“分析檢索結(jié)果”功能，對來源文獻(xiàn)的年代、文獻(xiàn)類型、國家、機(jī)構(gòu)、期刊、學(xué)科類別、高被引作者和高被引出版物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。下載這些文獻(xiàn)記錄及其引文，利用書目信息共現(xiàn)挖掘系統(tǒng)（Bibliographic Item Co-Occurrence Matrix Builder，BICOMB）統(tǒng)計(jì)來源文獻(xiàn)的第一作者、引文出現(xiàn)頻次并抽取高被引文獻(xiàn)。

1.3 聚類分析

利用BICOMB軟件統(tǒng)計(jì)高被引文獻(xiàn)在檢出文獻(xiàn)中的同被引次數(shù)，形成被引用——引用矩陣，將該矩陣輸入到社會科學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS11.5中，采用系統(tǒng)聚類的方法，類間相似系數(shù)計(jì)算采用Ochiia系數(shù)和組間距離方法，最后得到這些文獻(xiàn)的同被引聚類分析結(jié)果。分析這些高被引文獻(xiàn)的題目和內(nèi)容，得出各個類別所研究的主題。

2 結(jié)果與分析

2.1 來源文獻(xiàn)分析

2.1.1 文獻(xiàn)數(shù)量增長情況

文獻(xiàn)的數(shù)量在一定程度上反映了學(xué)科的研究水平和發(fā)展速度，任何一個學(xué)科的發(fā)展，其初期在研究論文上都呈現(xiàn)快速增長的現(xiàn)象［10］。本研究共檢出1 509篇極端天氣的相關(guān)文獻(xiàn)，其中2012年有18篇，因檢索時還不能獲得2012年全年的數(shù)據(jù)，故根據(jù)1993-2011年的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)繪制的圖1可直觀的展示該領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)量的增長情況以及該主題年文獻(xiàn)增長曲線與指數(shù)曲線的擬合情況（擬合度為0.9364）。從20世紀(jì)90年代以來，極端天氣的相關(guān)文獻(xiàn)年發(fā)表量幾乎是以指數(shù)型方式在增加，說明世界各國科學(xué)家對這一領(lǐng)域的關(guān)注和興趣在逐步加大，該領(lǐng)域的研究正處于快速發(fā)展時期。

2.1.2 文獻(xiàn)類型

Web of Science收錄的極端天氣研究的文獻(xiàn)類型見表1，其中研究論文的數(shù)量為1 324篇(87.74%)，是該領(lǐng)域?qū)W術(shù)交流最主要的形式，同時也說明對極端天氣的研究非?；钴S。此外，會議論文有126篇(6.9%)、綜述有88篇(5.83%)，還有許多其他類型的文獻(xiàn)，這說明極端天氣的研究受到了許多研究者的關(guān)注，并且一些學(xué)者開始總結(jié)極端天氣的研究成果。

2.1.3 國家分布

根據(jù)WoS數(shù)據(jù)庫的國家字段，統(tǒng)計(jì)了極端天氣研究的國家的分布情況，以考察該領(lǐng)域各個國家的科研狀況和影響。WoS數(shù)據(jù)庫中關(guān)于極端天氣的文獻(xiàn)涉及了大約70個國家，表2列出了發(fā)表論文在前10位的國家，我們可以看到這10個國家大多為發(fā)達(dá)國家，排在前5位的依次是美國、英國、德國、加拿大和澳大利亞，其中美國發(fā)文最多，有458篇，占文獻(xiàn)總數(shù)的近1/3；英國其次，有219篇，占14.51%。中國大陸發(fā)文量排在第6位，共102篇，占6.76%，說明中國對極端氣候的研究也相當(dāng)重視，處于科研的前列。

2.1.4 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

有57篇文獻(xiàn)沒有標(biāo)注作者所在的機(jī)構(gòu)，其余文獻(xiàn)涉及了474家作者機(jī)構(gòu)，可見科研力量的機(jī)構(gòu)分布相當(dāng)廣泛。表3列出了發(fā)表論文在16篇以上的11個機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)主要為國家級的科研院所或高校的科研機(jī)構(gòu)，說明關(guān)于極端天氣的研究引起了各國政府的高度關(guān)注，是關(guān)系各國人民生存利益的重大課題。表3的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)中，美國的核心研究機(jī)構(gòu)很多，進(jìn)一步反映出美國是目前世界上進(jìn)行極端天氣研究最先進(jìn)的國家之一。中國科學(xué)院和美國國家大氣研究中心并列排名第一，充分展示了中國科學(xué)院作為中國科研國家隊(duì)的雄厚實(shí)力和地位，也在一定程度上說明了對于極端天氣的研究也是我國的一個國家級重點(diǎn)研究項(xiàng)目。

2.1.5 著者分析

本研究對文獻(xiàn)貢獻(xiàn)最大的第一作者進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，1 494篇極端天氣研究的文獻(xiàn)有作者署名，共計(jì)1 342名第一作者。表4列出了發(fā)表不同數(shù)量文獻(xiàn)對應(yīng)的作者數(shù)量，從中可見有1 233個作者只發(fā)表了1篇論文，占全部作者的91.88%，

高于洛特卡定律所指出的發(fā)表1篇論文的作者占所有作者數(shù)量60%的規(guī)律［11］。這表明了關(guān)于極端天氣領(lǐng)域的研究擁有相當(dāng)廣泛的作者隊(duì)伍，但同時也說明該領(lǐng)域的科研人員多為新生力量，尚需開展更多的相關(guān)研究。而高產(chǎn)作者的數(shù)量較少且發(fā)文量不高，僅有11人發(fā)表了4篇以上文獻(xiàn)（表5），說明該領(lǐng)域的研究尚不成熟和完善，但也可能與極端天氣研究的難度高和規(guī)模大有一定的關(guān)系。這些高產(chǎn)作者多來自于美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家的研究機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步說明這些發(fā)達(dá)國家的研究深度。

2.1.6 來源分布

為了確定極端天氣的核心出版物，給作者投稿和讀者閱讀提供參考信息，我們對文獻(xiàn)的來源進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。檢索到的文獻(xiàn)來自于639個來源出版物上，分布非常分散。表6列出了載文量在10篇以上的出版物，發(fā)表最多的出版物是Climatic Change（63篇），其次為Journal of Climate（43篇），這些出版物的主要學(xué)科類別是氣候和氣象科學(xué)，但除此以外，還有環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、水資源、環(huán)境衛(wèi)生、林學(xué)、流行病學(xué)等多個領(lǐng)域的刊物登載了極端天氣的研究。

2.1.7 學(xué)科類別分析

全部文獻(xiàn)共涉及77個學(xué)科類別，主要滲透到氣象與大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、工程學(xué)、水資源、農(nóng)業(yè)、公共環(huán)境職業(yè)健康、海洋學(xué)、物理地理學(xué)等多個領(lǐng)域（表7）。這與期刊的學(xué)科屬性相符，進(jìn)一步說明了極端天氣絕不是某一個學(xué)科領(lǐng)域關(guān)注的問題，而與人們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，受到多個學(xué)科及子領(lǐng)域的重視與研究。

2.2 引文分析

2.2.1 高被引作者、出版物與文獻(xiàn)

被引次數(shù)排在前10位的極端天氣研究文獻(xiàn)的作者見表8，其中Giorgi F和Karl TR發(fā)表的論文被引次數(shù)在190次以上，高被引作者來自于意大利、美國、英國、瑞士等發(fā)達(dá)國家，其發(fā)表文獻(xiàn)的影響力很高。

表9列出了被引次數(shù)排在前10位的出版物，Journal of Climate、Nature、Science的被引次數(shù)排在前3位。而且，在這10個出版物中，有7個為氣候或氣象學(xué)的專科出版物，有2個是綜合性的自然科學(xué)刊物，這說明極端天氣的研究主要從氣候或氣象學(xué)以及綜合性自然科學(xué)領(lǐng)域吸收前沿知識。

我們將被引次數(shù)在25次以上的文獻(xiàn)作為極端天氣專題的高被引文獻(xiàn)。按照高被引文獻(xiàn)的發(fā)表時間排序，我們可以大致地顯示極端天氣研究發(fā)展的歷史脈絡(luò)（表10）。最早的與極端天氣有關(guān)的高被引文獻(xiàn)是1958年的一本專著——Statistics of Extremes（極端事件統(tǒng)計(jì)學(xué)），極端天氣的研究從中吸收了統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)知識。第2和第3篇高被引論文分別見于1984年和1992年，結(jié)合本研究統(tǒng)計(jì)的1993年以來的來源文獻(xiàn)的數(shù)量，我們推斷1993年以前極端天氣的研究文獻(xiàn)并不多，該領(lǐng)域的研究是從20世紀(jì)90年代逐步開展的，這一結(jié)論也可從我國學(xué)者丁裕國的論文中［9］得到印證。

2.2.2 高被引文獻(xiàn)的聚類分析

前人的研究已經(jīng)證明應(yīng)用共引聚類分析對于揭示學(xué)科研究脈絡(luò)具有非常重要的作用［12－15］，因此，我們對高被引

文獻(xiàn)進(jìn)行了聚類分析，從而探究極端天氣的研究熱點(diǎn)。運(yùn)用SPSS11.5對高頻引文的被引用——引用矩陣進(jìn)行系統(tǒng)聚類，得到聚類樹圖（圖2）。依據(jù)聚類圖，并結(jié)合文獻(xiàn)的內(nèi)容，將35篇高頻引文分成6類。高頻引文均為2007年以前發(fā)表，因此反映了極端天氣研究領(lǐng)域2007年以前重要主題的研究狀況。各類高頻引文的主要內(nèi)容有：

（1）極端天氣氣候事件的變化與趨勢研究，具體文獻(xiàn)包括：3、7、19、26、21、15號文獻(xiàn)；

（2）歐洲的極端天氣研究，包括高溫和嚴(yán)重洪災(zāi)等問題的研究、利用模型預(yù)測未來歐洲降水極端事件的變化，涉及4、16、29、34號文獻(xiàn)；

（3）用模型模擬對極端天氣進(jìn)行研究，如使用全球耦合模型、CCC GCM2模型、海氣耦合模型，包括30、32、8、11、9、20、31號文獻(xiàn)；

（4）極端天氣的影響，具體文獻(xiàn)有：1、24、35、17號文獻(xiàn)；

（5）變化的氣候中極端天氣的變化情況，具體文獻(xiàn)有：22、33、13、18、12、23、10號文獻(xiàn)；

（6）天氣氣候變化和趨勢的評估與分析，其中政府間氣候變化專門委員會對氣候變化進(jìn)行了評估，包括2、28、6、5、25、14、27號文獻(xiàn)。

圖2 極端天氣研究高被引文獻(xiàn)同被引聚類分析樹圖

3 結(jié) 語

本研究應(yīng)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，從來源文獻(xiàn)和文獻(xiàn)被引情況兩個角度對WoS數(shù)據(jù)庫中的極端天氣相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了全面的分析，并且進(jìn)行了高被引文獻(xiàn)的同被引聚類分析，基本上揭示了該領(lǐng)域的國際研究現(xiàn)狀以及研究熱點(diǎn)，對于開展該專題研究的機(jī)構(gòu)和學(xué)者，具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。關(guān)于極端天氣的研究，主要是從20世紀(jì)90年代逐步開展的，但研究的數(shù)量處于快速增長的狀態(tài)，并且受到了各個國家以及眾多學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)注，但該領(lǐng)域的高產(chǎn)以及高影響力的研究成果主要來自于發(fā)達(dá)國家的科研機(jī)構(gòu)。2007年以前的研究熱點(diǎn)是：極端天氣氣候事件的變化與趨勢研究、歐洲的極端天氣研究、模型模擬在極端天氣的應(yīng)用研究、極端天氣的影響、變化的氣候中極端天氣的變化情況以及天氣氣候變化和趨勢的評估與分析。

本研究主要是利用了2007年以前的高被引論文探討了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，因同被引聚類分析存在時滯的問題，若要完全有效地揭示某一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，尚需要結(jié)合目前的研究熱點(diǎn)，因此，在未來的研究中，我們還要利用主題詞的聚類分析來進(jìn)一步探討該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，以對現(xiàn)有的研究加以補(bǔ)充，更好的展示極端天氣研究熱點(diǎn)的現(xiàn)狀與趨勢。

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