國家自然科學(xué)基金大氣科學(xué)學(xué)科二級申請代碼下設(shè)研究方向與關(guān)鍵詞解讀：D0507 生態(tài)氣象

王雪梅 馮兆忠 汲玉河 常鳴 申芳霞 余振 要茂盛

1 暨南大學(xué)環(huán)境與氣候研究院, 廣州 510632

2 南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院, 南京210044

3 中國氣象科學(xué)研究院生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象研究所, 北京 100081

4 北京航空航天大學(xué)空間與環(huán)境學(xué)院, 北京 100191

5 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100871

1 引言

國家生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展迫切需要加強(qiáng)地球系統(tǒng)多圈層相互作用的研究，其中大氣與生態(tài)系統(tǒng)的交叉融合研究日益受到科學(xué)界的重視。早在2004 年，國際地圈—生物圈計(jì)劃（IGBP）就針對大氣與生態(tài)系統(tǒng)相互作用設(shè)立了陸地生態(tài)系統(tǒng)—大氣過程集成研究計(jì)劃（iLEAPs）。我國也于2001 年開始建設(shè)國家尺度跨生態(tài)系統(tǒng)的通量觀測網(wǎng)絡(luò)，并基于該平臺開展了從微觀的分子層面到宏觀的全球尺度的研究，推動了大氣與生態(tài)系統(tǒng)多過程之間的聯(lián)系和反饋等機(jī)理研究的發(fā)展（于貴瑞等, 2014）。近年來，在國家生態(tài)文明建設(shè)的需求驅(qū)動下，我國相關(guān)領(lǐng)域研究非?；钴S，尤其在生物氣溶膠科學(xué)與技術(shù)、大氣組分對生態(tài)系統(tǒng)影響、生態(tài)系統(tǒng)對大氣過程的反饋、生態(tài)氣象監(jiān)測與模擬新技術(shù)方法等方面得到了長足發(fā)展。2019 年，中國氣象科學(xué)研究院周廣勝研究員牽頭組織相關(guān)科學(xué)家在中國生態(tài)學(xué)學(xué)會正式成立生態(tài)氣象專業(yè)委員會。然而，目前這一領(lǐng)域的工作總體上仍比較零碎和分散，亟需整合大氣成分、氣候變化及大氣過程與生態(tài)系統(tǒng)相互作用的研究工作，以促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對氣候變化工作的有機(jī)結(jié)合（王體健等, 2019;吳建國等, 2020）。

國家自然科學(xué)基金委員會（簡稱“自然科學(xué)基金委”）開展了新時代科學(xué)基金資助改革，提出了“明確資助導(dǎo)向”“完善評審機(jī)制”和“優(yōu)化學(xué)科布局”三大改革任務(wù)。其中，申請代碼調(diào)整是“優(yōu)化學(xué)科布局”任務(wù)的重要組成部分和切入點(diǎn)。地球科學(xué)部地球科學(xué)五處（大氣科學(xué)學(xué)科）（簡稱“大氣學(xué)科”）在科學(xué)界的支持下，集思廣益，調(diào)整了大氣科學(xué)學(xué)科申請代碼，形成2020 版大氣科學(xué)學(xué)科申請代碼和關(guān)鍵詞。2021 年對申請代碼進(jìn)行了微調(diào)，并進(jìn)一步完善關(guān)鍵詞。其中，D0507 生態(tài)氣象是此次代碼調(diào)整中新增的大氣學(xué)科二級申請代碼（劉哲等, 2020）。這一代碼的設(shè)立，標(biāo)志著生態(tài)氣象作為一門交叉學(xué)科受到科學(xué)家和政府的高度關(guān)注和重視。

生態(tài)氣象是研究生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間相互作用的科學(xué)（周廣勝和周莉, 2021），是氣候系統(tǒng)多圈層相互作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，推進(jìn)了生態(tài)學(xué)與氣象學(xué)的交叉融合研究（何建軍等, 2020）。本次大氣科學(xué)學(xué)科申請代碼調(diào)整新增生態(tài)氣象二級申請代碼，有利于生態(tài)學(xué)與氣象學(xué)的進(jìn)一步交叉融合研究。本文對生態(tài)氣象下設(shè)研究方向和關(guān)鍵詞的內(nèi)涵、邏輯關(guān)系、具體考量等進(jìn)行解讀，并利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法分析了生態(tài)氣象關(guān)鍵詞的使用情況，期望幫助基金申請人更好的選擇申請代碼和關(guān)鍵詞，提升通訊評審的精準(zhǔn)指派。

2 總體框架

生態(tài)氣象是生態(tài)學(xué)與大氣科學(xué)的交叉科學(xué)，并融合了生物學(xué)、地理學(xué)、遙感技術(shù)等科學(xué)（王讓會, 2018; 馮兆忠等, 2021）。生態(tài)氣象以大氣與生態(tài)系統(tǒng)相互作用為研究對象，涉及地球系統(tǒng)的五大圈層（大氣圈、生物圈、水圈、土壤圈、冰凍圈）及其相互作用，空間尺度從分子、個體、生態(tài)系統(tǒng)、景觀、區(qū)域、大洲到全球。目前，生態(tài)氣象設(shè)立4個研究方向，包括微生物的大氣過程、大氣變化的生態(tài)效應(yīng)、生態(tài)系統(tǒng)對大氣的影響和生態(tài)氣象監(jiān)測與模擬，生態(tài)氣象各研究方向之間的關(guān)系如圖1 所示。微生物的大氣過程強(qiáng)調(diào)微生物與大氣物理化學(xué)過程的相互影響，屬于新增前沿發(fā)展方向；大氣變化的生態(tài)效應(yīng)強(qiáng)調(diào)大氣及其組分變化對生態(tài)系統(tǒng)不同時空尺度的影響；生態(tài)系統(tǒng)對大氣的影響強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)對天氣、氣候、氣候變化過程及大氣組分變化的反饋；生態(tài)氣象監(jiān)測與模擬強(qiáng)調(diào)新技術(shù)、新設(shè)備、新方法在生態(tài)氣象研究中的應(yīng)用。生態(tài)氣象的研究方向、關(guān)鍵詞及其大致歸類詳見表1。

表1 生態(tài)氣象的研究方向、關(guān)鍵詞及其大致歸類Table 1 Research direction, keywords, and general classification of ecometeorology

圖1 生態(tài)氣象各研究方向關(guān)系示意圖Fig.1 Schematic of the relationship between different research directions of ecometeorology

3 關(guān)鍵詞解讀與說明

3.1 研究方向1：微生物的大氣過程

本研究方向中微生物的范圍是廣義的，包括無法用肉眼觀察到的微生物及生物來源的可在大氣中傳播的物種或物質(zhì)，例如細(xì)菌、真菌、病毒等微生物以及花粉、遺傳物質(zhì)基因、細(xì)胞碎片和揮發(fā)性有機(jī)物等，關(guān)注微生物向大氣中釋放及其在大氣傳輸、沉降過程中發(fā)生的物理、化學(xué)和生物過程及其與大氣物理化學(xué)過程的相互作用，以及由此產(chǎn)生的對人體和生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。因此，本研究方向關(guān)鍵詞從研究對象、科學(xué)問題和機(jī)理機(jī)制解析了大氣中的微生物及生物來源的成分與大氣物理化學(xué)過程的相互作用及其健康效應(yīng)。

（1）研究對象

大氣中含有大量生物成分，對大氣環(huán)境和人體健康具有重要影響。研究對象包括“病毒”“細(xì)菌”“真菌”“花粉”“蛋白質(zhì)”和“揮發(fā)性有機(jī)物和抗性基因”等懸浮于大氣中的不同類型的微生物或者生物來源的成分，“大氣生物組分”“空氣微生物”和“生物氣溶膠”是常見的三個指代大氣中微生物及其他生物來源物質(zhì)的表達(dá)方式，“生物示蹤物”是指特異性的由微生物等釋放的可以指示微生物來源的化學(xué)物質(zhì)，如阿糖醇、甘露醇和海藻糖等。其中，病毒、細(xì)菌、真菌和花粉等成分通過大氣傳播對人體有直接的暴露風(fēng)險。例如，病原體暴露會直接造成感染，而過敏性物質(zhì)會造成身體過敏反應(yīng)。具體來講，花粉是導(dǎo)致人體過敏反應(yīng)的重要的過敏原之一，是春秋季季節(jié)性過敏的重要元兇；真菌也

可釋放過敏性物質(zhì)?！翱剐曰颉笔窃诳股貜V泛使用和環(huán)境壓力脅迫背景下產(chǎn)生的微生物來源的新型污染物。“蛋白質(zhì)”等生物成分可作為有效的冰核和云凝結(jié)核?！罢婢钡任⑸飼谧陨泶x過程中釋放揮發(fā)性有機(jī)物。這些生物成分通過大氣傳輸不但對人體健康有影響，而且也會造成局部地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改變。相關(guān)研究也涵蓋針對這些生物成分的方法學(xué)研究如采集、檢測等。

（2）科學(xué)問題與機(jī)理機(jī)制

微生物或生物成分在大氣中的過程及其對人體健康和生態(tài)環(huán)境的影響都是亟待回答的重要科學(xué)問題。微生物在大氣中通過參與成云、自身代謝、轉(zhuǎn)化、傳輸和沉降等一系列過程，主要從環(huán)境和人體健康兩個方面產(chǎn)生影響，包括通過大氣過程和生態(tài)系統(tǒng)影響環(huán)境和通過健康或者毒性影響人體。

來源于花粉、細(xì)菌及其組成成分的物質(zhì)，例如蛋白質(zhì)，可以作為冰凝結(jié)核或者云凝結(jié)核參與成云過程，對云形成過程和后續(xù)效應(yīng)產(chǎn)生影響。由于這些生物源組分在相對較高的溫度（＆gt;-15°C）下可作為高效的冰凝結(jié)核直接影響大氣成云過程，近年來受到的關(guān)注快速上升，據(jù)此將“冰核活性”“成核”作為該研究方向的關(guān)鍵詞選項(xiàng)。

微生物作為有生命屬性的生物體，不僅體內(nèi)可發(fā)生復(fù)雜的生物化學(xué)代謝反應(yīng)，同時也可通過其自身代謝過程對大氣環(huán)境中的其他組分產(chǎn)生潛在影響。其中，微生物硝化和反硝化過程是其影響氮素循環(huán)的關(guān)鍵過程。微生物在大氣中的“生物化學(xué)過程”“硝化”和“反硝化”等過程對微生物自身及大氣環(huán)境均可產(chǎn)生直接影響。微生物通過“傳播”“降塵”和“沙塵暴”等大氣過程影響生態(tài)環(huán)境，包括大氣中的生物多樣性及其沉降后對各類生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的影響。

空氣暴露對人體健康的影響，即“空氣毒性”，與大氣中的化學(xué)組分和生物組分都密切相關(guān)。廣義的微生物通過耦合其他化學(xué)的氣粒組分，可通過過敏、促炎癥等途徑影響大氣組分引起的健康效應(yīng)、過敏性疾病和傳染性疾病等，其在大氣環(huán)境中的過程變化可直接影響空氣毒性的變化。當(dāng)前新冠疫情背景下，新冠病毒通過空氣傳播作為重要的傳播途徑之一已成為共識。病毒等病原體在大氣環(huán)境中的活性變化直接影響其傳染性和影響程度。從大氣科學(xué)的角度，研究微生物在大氣中的活性變化，對于未來應(yīng)對通過空氣傳播的傳染性疾病防控有重要的理論價值（Yao, 2022）。

3.2 研究方向2：大氣變化的生態(tài)效應(yīng)

本方向主要包含大氣變化和生態(tài)效應(yīng)兩大類的關(guān)鍵詞。其中，大氣變化包括大氣及其組成與狀態(tài)的變化，而生態(tài)效應(yīng)則是由于人類活動或自然環(huán)境變化導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)和功能的變化。因此，本研究方向的關(guān)鍵詞囊括了大氣變化與生態(tài)系統(tǒng)變化相關(guān)的內(nèi)容。

（1）研究對象

大氣變化包括大氣組成成分和含量的變化，其中大氣組成成分主要涉及“臭氧”“氣溶膠”“溫室氣體”等關(guān)鍵詞。由于不論是平流層還是近地表的臭氧都與氣候變化緊密聯(lián)系，因此“氣候變化”也是主要研究對象的高頻關(guān)鍵詞之一。例如，地表的臭氧濃度隨著人類活動加劇而升高并形成大氣污染，對植被的生長產(chǎn)生影響，因而改變了植被對大氣二氧化碳的吸收并間接對氣候變化產(chǎn)生影響。相比而言，氣溶膠則是通過改變太陽輻射的透過率而對生物圈內(nèi)部和各組分之間的能量傳遞產(chǎn)生影響，并進(jìn)一步影響至氣候系統(tǒng)。

從生態(tài)系統(tǒng)角度出發(fā)，主要研究對象的關(guān)鍵詞包含了“海洋生態(tài)系統(tǒng)”和“陸地生態(tài)系統(tǒng)”，也包括了“生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)承載力”“生態(tài)功能”“生態(tài)系統(tǒng)脆弱性”等與其穩(wěn)定性和服務(wù)能力緊密相關(guān)的指標(biāo)。其中，對于陸地生態(tài)系統(tǒng)而言，“植被”是最主要的研究對象之一，也是高頻關(guān)鍵詞之一。而特別要指出的是，“植物生物多樣性”和“水分利用效率”這兩個關(guān)鍵詞指代的是直接受大氣變化影響的敏感指標(biāo)，也是本方向研究的熱門主題。

（2）研究機(jī)制與過程

在大氣變化對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)中，最受廣泛關(guān)注的關(guān)鍵詞是“氣候變化”與“氣候的生態(tài)效應(yīng)”，主要包括“溫室效應(yīng)”“大氣污染”等過程。溫室效應(yīng)主要與二氧化碳、甲烷和氧化亞氮三種溫室氣體緊密相關(guān)，其影響遍布全球各個角落，故對生態(tài)系統(tǒng)過程產(chǎn)生的影響也最為直接。此外，大氣變化本身也包含大氣狀態(tài)變化所衍生的諸如高溫、熱浪等事件，這也是“干旱”等“極端天氣氣候事件”的誘因之一，其形成機(jī)制與過程也是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。而初級生產(chǎn)力作為量化大氣變化生態(tài)效應(yīng)的最普遍使用的指標(biāo)之一，其變化機(jī)制與過程也受到普遍關(guān)注。

此外，對于海洋生態(tài)系統(tǒng)而言，“海洋酸化”與大氣中的二氧化碳含量密切相關(guān)，是一個與碳循環(huán)緊密聯(lián)系的熱點(diǎn)問題。而對于陸地生態(tài)系統(tǒng)而言，當(dāng)前的研究相對均勻地涵蓋了“生物入侵”“干濕沉降”“水土流失”“碳匯”等傳統(tǒng)研究中與“生態(tài)系統(tǒng)演變”密切相關(guān)的生態(tài)效應(yīng)，也有部分研究開始涉及“碳中和”等近期的研究熱點(diǎn)。從總體上看，對陸地生態(tài)系統(tǒng)研究中，碳氮循環(huán)也是貫穿本方向?qū)Υ髿庾兓瘷C(jī)制和過程研究的主軸線。

3.3 研究方向3：生態(tài)系統(tǒng)對大氣的影響

氣象與生態(tài)系統(tǒng)是相互依存、相互作用的。生態(tài)系統(tǒng)在受到氣象條件和大氣成分作用的同時，也會對其所處生態(tài)環(huán)境的大氣乃至氣候產(chǎn)生不同程度的影響，如生態(tài)系統(tǒng)也能改變大氣的成分，調(diào)節(jié)局地氣候以及影響全球變化。因此，本研究方向的關(guān)鍵詞包含了生態(tài)系統(tǒng)各個層面對大氣影響相關(guān)的內(nèi)容。

（1）研究對象

生態(tài)氣象研究生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間的相互關(guān)系，是地球系統(tǒng)多圈層相互作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在研究生態(tài)系統(tǒng)對大氣的影響方面，主要涉及生態(tài)系統(tǒng)變化對大氣組分、天氣氣候及氣候變化的反饋。因此，從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、分布與度量的變化出發(fā)，設(shè)計(jì)了“生態(tài)工程”“生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控”“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”“生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性”和“生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性”這些關(guān)鍵詞，以探索生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)功能（如生物量、生產(chǎn)力）、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及生物多樣性與大氣條件之間的關(guān)系。

同時，從生態(tài)系統(tǒng)對大氣短期、中長期時間尺度和局地、全球空間尺度不同層面的影響出發(fā)，設(shè)計(jì)了“空氣質(zhì)量”“溫室氣體”“氣候效應(yīng)”“氣候變化”和“微氣候”作為生態(tài)系統(tǒng)變化對物理氣候系統(tǒng)的影響相關(guān)的關(guān)鍵詞，以表征生態(tài)系統(tǒng)對氣象條件和大氣組分變化的反饋?zhàn)饔?；此外，“青藏高原”作為第三極，其對大氣環(huán)流、氣候有著獨(dú)特的貢獻(xiàn)，其中特殊的生態(tài)系統(tǒng)對于局地氣候存在著調(diào)節(jié)和適應(yīng)的關(guān)系，也在此列為關(guān)鍵詞。

（2）研究機(jī)制與過程

為了理解自然和人工生態(tài)系統(tǒng)對大氣物理、化學(xué)過程與生物地球化學(xué)循環(huán)之間的交互作用，需要對地球系統(tǒng)的生物—物理—化學(xué)—社會過程進(jìn)行深入的描述。其中，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的多種過程直接對大氣組分變化產(chǎn)生影響，包括“生物固氮”“生物排放”和“植物吸附”等生物過程，這些過程通過影響大氣組分的排放、沉降等對空氣質(zhì)量和溫室氣體等研究對象產(chǎn)生影響，進(jìn)而間接影響全球氣候。同時在氣候變化和人為應(yīng)對的背景下，生態(tài)系統(tǒng)的各項(xiàng)內(nèi)部過程也會隨之發(fā)生演變，這些反饋與效應(yīng)均需要開展相應(yīng)研究。

生態(tài)系統(tǒng)通過其自身的結(jié)構(gòu)與功能變化，也改變了其與大氣之間的物質(zhì)和能量的交換、分配，影響地表能量、水分平衡和近地面大氣動力等非生物過程，例如植被生長導(dǎo)致的地表反照率、粗糙度的變化引起輻射、風(fēng)溫結(jié)構(gòu)的變化等，因此需要對“地氣交換”“碳氮水耦合”等生物地球物理、生物地球化學(xué)過程內(nèi)在機(jī)制開展研究。這種對生態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境之間能量流動、物質(zhì)循環(huán)的研究，不局限于某個生態(tài)系統(tǒng)，也不僅涵蓋自然過程，還涉及人為活動，例如土地利用和土地管理所造成的“氨交換”“水文過程”等的變化均值得深入探討，以明晰人類對生態(tài)系統(tǒng)—大氣相互作用的貢獻(xiàn)，提出人與自然和諧發(fā)展的氣象與生態(tài)系統(tǒng)相互作用關(guān)系途徑。

3.4 研究方向4：生態(tài)氣象監(jiān)測與模擬

生態(tài)氣象監(jiān)測與模擬的關(guān)鍵詞強(qiáng)調(diào)新技術(shù)、新設(shè)備、新方法的應(yīng)用，其關(guān)鍵詞大致可以分為4 大類，模型模擬技術(shù)、遙感觀測技術(shù)、綜合觀測技術(shù)和特殊觀測技術(shù)。

（1）模型模擬技術(shù)

陸面過程模擬包括發(fā)生在陸面上（或海面上）的所有的物理、化學(xué)、生物過程，及其與環(huán)境組分要素、生態(tài)系統(tǒng)、各個圈層（大氣圈、生物圈、水圈、冰凍圈、巖石圈）之間的制約關(guān)系和反饋機(jī)制。

“生態(tài)系統(tǒng)模擬”包括對不同空間尺度的生態(tài)系統(tǒng)（個體、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀、區(qū)域、大洲、全球等）的組成、結(jié)構(gòu)、功能的模擬，以及對環(huán)境要素（氣象、土壤、水、大氣成分等）與生態(tài)系統(tǒng)相互作用及其反饋過程與機(jī)制的模擬。

“參數(shù)化”包括改變已有模型中的參數(shù)值，通過優(yōu)化過程求出最佳解，提升模型模擬精度，也包括根據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)和邏輯關(guān)系生成新模型。

“多源遙感數(shù)據(jù)融合”是利用各種處理技術(shù)解決衛(wèi)星傳感器不能同時獲取高空間分辨率和高時間分辨率影像的缺陷，以獲得高空間分辨率或高時間分辨率影像數(shù)據(jù)，包括圖像信息增強(qiáng)處理、多時相數(shù)據(jù)融合、不同空間分辨率數(shù)據(jù)融合、以及遙感影像與高程等環(huán)境信息的融合。

“大數(shù)據(jù)分析”是指利用本地電腦或云計(jì)算、云存儲和虛擬化技術(shù)，對數(shù)量巨大、來源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲和關(guān)聯(lián)分析，或?qū)Ａ繑?shù)據(jù)進(jìn)行處理，挖掘生態(tài)氣象相關(guān)的信息，包括云計(jì)算、云存儲、數(shù)據(jù)庫、虛擬化技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、WebGIS 技術(shù)等。

（2）遙感觀測技術(shù)

“遙感監(jiān)測”是利用遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)方法。包括（衛(wèi)星、航天飛機(jī)、載人飛船、天空站）航天遙感、（飛機(jī)、飛艇、氣球等）航空遙感、（高塔、車、船）地面遙感等獲取波譜信息和雷達(dá)信息，并可以基于這些信息實(shí)現(xiàn)對地球某個圈層及其組成要素的監(jiān)測。

“生物監(jiān)測”是利用生態(tài)系統(tǒng)（個體、種群或群落）或其代謝物或特異生化效應(yīng)，對環(huán)境或其變化進(jìn)行測定，以闡明環(huán)境健康狀況。

（3）綜合觀測技術(shù)

“氣候變化”觀測技術(shù)指針對氣候要素及其生態(tài)效應(yīng)觀測的新理念、新技術(shù)、新方法。

“微氣象”觀測技術(shù)指對近地面大氣層中和上層土壤中小范圍的氣象要素進(jìn)行監(jiān)測的新理念、新技術(shù)、新方法，監(jiān)測內(nèi)容包括環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等氣象參數(shù)，也包括土壤墑情、水位、水情等環(huán)境要素。

“渦度相關(guān)”觀測技術(shù)指基于渦度相關(guān)觀測原理解決生態(tài)氣象研究的新理念、新技術(shù)、新方法。

“界面通量”觀測技術(shù)指生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間不同界面之間能量傳輸與物質(zhì)交換的新理念、新技術(shù)、新方法，包括植物蒸騰與散發(fā)、土壤蒸發(fā)（向上）、水汽凝結(jié)（向下）的觀測，以及植物光合作用（向下）、植物和土壤和呼吸作用（向上）觀測。

（4）特殊觀測技術(shù)

“控制實(shí)驗(yàn)”是指經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的專門實(shí)驗(yàn)，人為地控制某些變量，從而突出某些變量的作用，以及對實(shí)驗(yàn)所得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，從中推出某些發(fā)現(xiàn)、結(jié)論，同時對實(shí)驗(yàn)的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。

“同位素示蹤”是利用放射性核素或稀有穩(wěn)定核素作為示蹤劑對研究對象進(jìn)行標(biāo)記的微量分析方法。同位素示蹤所利用的放射性核素（或穩(wěn)定性核素）及它們的化合物是一種特殊物質(zhì)，因此同位素示蹤被歸為特殊觀測技術(shù)。

4 生態(tài)氣象各方向關(guān)鍵詞文獻(xiàn)計(jì)量分析

在Web of Science 核心合集（SCI-E）數(shù)據(jù)庫中，作者以生態(tài)氣象各研究方向的關(guān)鍵詞（附表A1）對環(huán)境科學(xué)、氣象學(xué)和大氣科學(xué)、生態(tài)學(xué)三個學(xué)科的相關(guān)參考文獻(xiàn)進(jìn)行檢索。本文將所檢索到的所有參考文獻(xiàn)題錄導(dǎo)出后，分析每個關(guān)鍵詞近五年及長期的使用情況（檢索時間為2022 年4 月20 日）。

檢索結(jié)果表明，生態(tài)氣象中各個關(guān)鍵詞對應(yīng)的文獻(xiàn)出現(xiàn)頻率有顯著差異。例如，近五年相關(guān)文獻(xiàn)中，最高頻的氣候變化（Climate change）有8 萬余篇文獻(xiàn)（2017～2021 年），植被（Vegetation）有4 萬余篇，而生物示蹤物（Biotracer）、生物傳播（Biotransport）等僅有文獻(xiàn)數(shù)十篇。這種差異一方面與傳統(tǒng)生態(tài)氣象研究重視氣候變化和植被研究相關(guān)，另一方面也表明與低頻關(guān)鍵詞相關(guān)的研究方法應(yīng)用或研究內(nèi)容仍處于起步階段，未來需要密切關(guān)注其發(fā)展。另外，根據(jù)部分跨領(lǐng)域關(guān)鍵詞（如“氣候變化”）檢索到的文獻(xiàn)并不全是生態(tài)氣象相關(guān)的研究，由于文獻(xiàn)計(jì)量方法暫不能對此進(jìn)行逐一區(qū)分，故可能會導(dǎo)致部分關(guān)鍵詞使用頻率的高估。未來在大氣學(xué)科對關(guān)鍵詞進(jìn)行進(jìn)一步完善時可能需要進(jìn)行更為細(xì)致和針對性的設(shè)計(jì)。

圖2 顯示了文獻(xiàn)中生態(tài)氣象各個方向關(guān)鍵詞使用情況，圖中縱軸采用對數(shù)坐標(biāo)軸，以期降低不同關(guān)鍵詞對應(yīng)文獻(xiàn)條目數(shù)量級差異造成的干擾?？梢钥闯觯海?）微生物的大氣過程方向的最高頻關(guān)鍵詞是生物多樣性（Biodiversity）、其次為細(xì)菌（Bacteria），且前5 個關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率遠(yuǎn)超過其他關(guān)鍵詞，表明目前針對微生物的大氣過程的研究中研究對象以細(xì)菌居多，研究內(nèi)容中與微生物多樣性相關(guān)的較多。（2）大氣變化的生態(tài)效應(yīng)方向的最高頻關(guān)鍵詞是氣候變化，其次是植被，近五年關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率沒有出現(xiàn)明顯的分級現(xiàn)象，各個關(guān)鍵詞來自我國的文獻(xiàn)比例在近五年呈現(xiàn)較為均勻的增長。（3）生態(tài)系統(tǒng)對大氣的影響方向的最高頻關(guān)鍵詞是氣候效應(yīng)（Climate effect）、其次為空氣質(zhì)量（Air quality），其他關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率沒有出現(xiàn)明顯的分級現(xiàn)象；Ecosystem stability、Ecosystem regulation 出現(xiàn)的頻率在近五年增多（使得其排序上升）；我國在Tibetan Plateau 相關(guān)的研究中占據(jù)統(tǒng)治地位，同時在Land-air exchange 這個關(guān)鍵詞上我國文獻(xiàn)占比近五年取得了大幅的增長，表明了我國研究者對陸氣交換方向有所加強(qiáng)。（4）生態(tài)氣象監(jiān)測與模擬方向的最高頻關(guān)鍵詞是Climate change（出現(xiàn)頻率更為顯著，超過其他關(guān)鍵詞）；其他關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率大概可以分兩級，一級為

圖2 2017～2021 年（第一行）和2002～2021 年（第二行）生態(tài)氣象關(guān)鍵詞文獻(xiàn)情況Fig.2 Literature publication related to keywords of ecometeorology: 2017-2021 (top line); 2002-2021 (bottom line)

Phenology、Parameterization、Biomonitoring、Eddy covariance，另一級為Big data analysis、Isotope tracing，在相關(guān)文獻(xiàn)出現(xiàn)的頻率在近五年排序上升，說明大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、同位素示蹤技術(shù)研究近幾年取得了快速的發(fā)展。我國文獻(xiàn)比例在Biomonitoring、Ecosystem modelling、Micrometeorology 沒有大幅增長，可能需要關(guān)注。

5 研究方向和關(guān)鍵詞選擇的注意事項(xiàng)與建議

當(dāng)前，生態(tài)氣象下設(shè)的4 個研究方向并不是完全獨(dú)立的，各個方向之間也存在交叉。因此，部分關(guān)鍵詞可能適用于兩個以上方向。例如，“氣候變化”關(guān)鍵詞既可能是“大氣變化的生態(tài)效應(yīng)”方向，也適用于“生態(tài)系統(tǒng)對大氣的影響”方向。對于交叉學(xué)科，在選擇關(guān)鍵詞的時候應(yīng)該以研究中最核心的關(guān)鍵詞為主，參考本文中對關(guān)鍵詞的解讀內(nèi)容，選擇最緊密相關(guān)的研究方向。對于既無專家填寫維護(hù)又無項(xiàng)目申報(bào)的關(guān)鍵詞，例如“生物示蹤物”“生物入侵”，建議在跟蹤一到兩年后根據(jù)學(xué)科發(fā)展進(jìn)行修改。

微生物的大氣過程作為一個新的前沿發(fā)展方向，在項(xiàng)目申請中有交叉的二級申請代碼包括D0506大氣化學(xué)、D0514 大氣環(huán)境與健康氣象等，建議積極引入相關(guān)交叉領(lǐng)域?qū)＜彝晟茖＜規(guī)?。同時，建議申請人員在評估研究內(nèi)容和方向內(nèi)容契合度的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇更為精準(zhǔn)的研究方向，從而推動我國研究人員在該研究方向的進(jìn)展和國際國內(nèi)的影響力。

6 總結(jié)與展望

本文對大氣學(xué)科下設(shè)的二級申請代碼D0507生態(tài)氣象研究方向和關(guān)鍵詞進(jìn)行了解讀，旨在幫助基金申請人準(zhǔn)確選擇和匹配申報(bào)項(xiàng)目的申請代碼和關(guān)鍵詞，也有助于申報(bào)項(xiàng)目評審專家的準(zhǔn)確匹配，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)科的均衡發(fā)展。同時，本文還從生態(tài)氣象的研究空間范圍、研究對象、研究對象之間的內(nèi)在關(guān)系等，對4 個研究方向，即微生物的大氣過程、大氣變化的生態(tài)效應(yīng)、生態(tài)系統(tǒng)對大氣的影響、生態(tài)氣象監(jiān)測與模擬，進(jìn)行了細(xì)致闡述；并對4 個研究方向關(guān)鍵詞的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

隨著技術(shù)進(jìn)步與學(xué)科研究的不斷深入，未來生態(tài)氣象將在研究方法、技術(shù)和內(nèi)容上不斷更新和發(fā)展。例如，隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的快速發(fā)展，“智慧氣象”等生態(tài)氣象特色方向的研究也得以拓展（馮兆忠等, 2021）。由于此次新冠疫情的暴發(fā)和流行，氣溶膠傳播新型傳染病以及大氣環(huán)境的影響也受到了前所未有的關(guān)注與重視（Dutkiewicz et al., 2020）。與此同時，生態(tài)氣象監(jiān)測技術(shù)也取得新的進(jìn)展，諸如渦度相關(guān)和痕量氣體高頻觀測等相關(guān)的新儀器、新設(shè)備也不斷投入使用。此外，遙感技術(shù)的興起與發(fā)展也為生態(tài)氣象學(xué)科提供了重要研究手段（周廣勝, 2006; 馮兆忠等, 2021）。近幾十年遙感圖像的空間、時間、光譜分辨率得到顯著提升，許多生態(tài)氣象指標(biāo)已可以實(shí)現(xiàn)從立地尺度到區(qū)域乃至全球尺度的監(jiān)測覆蓋，極大提升了生態(tài)氣象研究的便利性。隨著海量數(shù)據(jù)的獲取，強(qiáng)化生態(tài)氣象資料的同化技術(shù)研究，建立多數(shù)據(jù)源的生態(tài)氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，搭建數(shù)字化共享平臺也成為迫切的需求（陳鵬飛等, 2018）。因此，未來應(yīng)該繼續(xù)鼓勵新興技術(shù)對生態(tài)氣象（D0507）研究的推動作用，不斷吸納和優(yōu)化與新技術(shù)、新手段、新方法密切相關(guān)的關(guān)鍵詞，吸引申請人和評審專家參與到學(xué)科發(fā)展建設(shè)中來，促進(jìn)已有研究方向的深入、新興方向的拓展、交叉方向的融合。

致謝本文寫作過程中，周廣勝研究員、周國逸研究員給予悉心指導(dǎo)，并對論文認(rèn)真修改。作者在此一并表示誠摯的感謝！

附錄A

表A1 生態(tài)氣象研究方向及關(guān)鍵詞解讀Table A1 Interpretation of keywords in ecometeorology

表A1 （續(xù)）

表A1 （續(xù)）

表A1 （續(xù)）

表A1 （續(xù)）