國家自然科學基金大氣科學學科二級申請代碼下設研究方向與關鍵詞解讀：D0513 氣候變化及影響與應對

張強 洪朝鵬 曹龍

1 清華大學地球系統(tǒng)科學系, 北京 100084

2 清華大學深圳國際研究生院, 深圳 518055

3 浙江大學地球科學學院, 杭州 310058

1 引言

近年來，國家自然科學基金委員會（簡稱“自然科學基金委”）積極推進新時代科學基金改革，實施多項改革措施助力于學科布局優(yōu)化（李靜海,2018, 2020; 國家自然科學基金委員會, 2019）。地球科學部地球科學五處——大氣科學學科（簡稱“大氣學科”）積極響應自然科學基金委的改革號召，調整了申請代碼設置方案，基于“分支學科”“支撐技術”和“發(fā)展領域”三個板塊設置了15個二級申請代碼，并在此基礎上形成了從“代碼”到“研究方向”再到“關鍵詞”的完整信息鏈條（劉哲等, 2020）。新申請代碼設置方案于2020 年開始推行，并在之后的實施過程中進行修正，不斷進行優(yōu)化和完善（何建軍等, 2021; 國家自然科學基金委員會, 2022; 周圻, 2022）。

基金申請代碼、研究方向和關鍵詞直接面向基金項目的申請和評審，是智能指派匹配評審專家的重要依據，同時對學科布局與發(fā)展起到了導向性作用。本文針對自然科學基金委大氣學科二級申請代碼D0513“氣候變化及影響與應對”的下設研究方向和關鍵詞進行解讀，旨在幫助相關領域科研人員順利申報基金項目、把握學科動態(tài)趨勢，共同致力于“氣候變化及影響與應對”領域的發(fā)展，服務于國家發(fā)展戰(zhàn)略需求。

2 申請代碼內涵與研究方向整體框架

氣候變化是當前大氣學科研究的熱點和前沿問題。目前，全球氣候系統(tǒng)正經歷以變暖為顯著特征的變化。應對全球氣候變化、防范極端天氣氣候災害已成為21 世紀國際社會共同面臨的重大挑戰(zhàn)。當前國際上氣候變化領域的相關研究十分活躍，涵蓋了氣候變化的自然科學基礎、氣候變化的影響、適應和脆弱性、氣候變化的減緩等方面。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）定期組織對全球氣候變化進行科學評估，為政策決策者提供全球科學界對氣候變化科學的最新認知（IPCC, 2021）。IPCC的歷次評估報告強化了人類活動影響全球氣候的科學認識。有越來越多的證據表明氣候變化已經對生態(tài)系統(tǒng)、水資源、農業(yè)、人類健康、社會經濟等領域造成了廣泛而深刻的影響。要將全球溫升控制在2°C 以內，世界各國需迅速加強氣候減緩行動。氣候變化及其影響與應對已成為涉及環(huán)境、地學、政治、經濟、科技等多學科領域的綜合性重大戰(zhàn)略問題，同時是國際社會普遍關注的重要議題（鐘永光等, 2012）。我國政府高度重視氣候變化問題，并積極推進氣候變化應對國家戰(zhàn)略，確立了2030年前碳達峰、2060 年前碳中和的宏偉目標，為全球氣候變化應對貢獻中國力量。自然科學基金委作為支持基礎研究的重要機構，為我國氣候變化領域的相關研究提供了堅實的支持（劉哲等, 2021）。

2020 年度自然科學基金委大氣學科申請代碼設置方案對氣候相關申請代碼進行了調整，將舊版申請代碼中的“人類活動與氣候變化”融入到D0502“氣候與氣候系統(tǒng)”和D0513“氣候變化及影響與應對”（劉哲等, 2020）。其中，“氣候與氣候系統(tǒng)”歸于“分支學科”板塊，側重自然科學基礎理論研究；“氣候變化及影響與應對”則納入“發(fā)展領域”板塊，利用大氣科學知識和理論服務國家經濟發(fā)展重大需求，促進基礎研究和應用研究之間的有機融合。這一調整將“氣候變化及影響與應對”作為面向國家重大需求，擬重點發(fā)展的前沿領域，成為大氣學科“發(fā)展領域”板塊的三大代碼方向之一。“氣候變化及影響與應對”引導科學家在研究氣候變化問題的同時，重視與社會科學的交叉，注重氣候變化的社會、經濟影響與效應，積極思考氣候變化的應對措施，進而服務于人類社會發(fā)展中的減災防災戰(zhàn)略，為國家和全球可持續(xù)發(fā)展提供重要科學支撐（劉哲等, 2020）。

“氣候變化及影響與應對”領域重點研究氣候系統(tǒng)與氣候變化的基本特征、演變機理及其預測問題，為制定氣候變化減緩和適應措施提供科學支撐。根據覆蓋領域的主要科學問題，將其分為五大研究方向：（1）氣候變化信號的檢測和歸因；（2）氣候變化預估；（3）氣候變化的影響與適應；（4）氣候變化減緩；（5）極端天氣氣候事件風險、防范與應對（見圖1）。這五個研究方向涵蓋了“氣候變化及影響與應對”中的各個環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，層次分明，體現(xiàn)了科學性和包容性。

圖1 自然科學基金委大氣學科二級申請代碼D0513“氣候變化及影響與應對”研究方向整體框架示意圖Fig.1 Overall framework of the research directions under the secondary application code D0513, “ Climate Change, Its Impacts and Countermeasures,” of the discipline of atmospheric sciences in the National Natural Science Foundation of China

具體而言，研究方向1（氣候變化信號的檢測和歸因）利用觀測資料和模式模擬數據，揭示并量化人類活動對氣候平均態(tài)變化以及各類極端事件變化的影響及貢獻，加深對氣候變化驅動因子的理解，為制定應對氣候變化的措施提供科學依據。研究方向2（氣候變化預估）基于排放情景和數值模擬，預估未來不同時間尺度下平均氣候和極端天氣氣候的變化，為決策者制定合理的社會經濟發(fā)展規(guī)劃、應對氣候變化提供科學依據。研究方向3（氣候變化的影響與適應）利用觀測、統(tǒng)計和數值模擬等手段，定量評估氣候變化對極端事件、陸面生態(tài)水文、人類活動及多圈層相互作用等影響，以及生態(tài)環(huán)境和人類活動對氣候變化的被動與主動適應性，為理解、把握和有效應對氣候變化的影響提供科學支撐。研究方向4（氣候變化減緩）基于排放清單數據和綜合評價模型，量化未來各種情景下的排放路徑、減排措施和潛力、減排成本及協(xié)同效益，為實現(xiàn)溫控和可持續(xù)發(fā)展目標的政策制定提供科學依據。研究方向5（極端天氣氣候事件風險、防范與應對）基于觀測資料和數值模型，定量評估極端天氣氣候事件的風險，研發(fā)風險防范和應對關鍵技術，為防災減災提供科學支撐。

3 關鍵詞設置的解讀

在“氣候變化及影響與應對”的五個研究方向中，每個方向均設置了20 個左右的關鍵詞（如表1所示）。下面對每個研究方向關鍵詞的具體設置進行介紹。

表1 D0513“氣候變化及影響與應對”二級申請代碼下設研究方向與關鍵詞Table 1 Research directions and keywords of the secondary application code D0513, “Climate Change, Its Impacts and Countermeasures”

研究方向1——氣候變化信號的檢測和歸因。該方向主要研究人類活動對氣候變化各要素的影響及貢獻率，加深對氣候變化驅動因子的理解。按照研究對象、科學問題和研究手段設置了三類關鍵詞。其中，研究對象涵蓋了觀測事實、全球變暖、極端天氣氣候事件的變化等氣候要素變化，以及外強迫、人類活動、氣候系統(tǒng)內部變率等可歸因對象。在科學問題方面，設立了針對不同對象和過程歸因的關鍵詞（如趨勢歸因、個例歸因、動力—熱力過程歸因、影響歸因、不同時—空尺度現(xiàn)象的歸因分析等），以及人類活動、城市化、可檢測性、可歸因貢獻、不確定性來源、預估約束等關鍵詞。在研究手段方面，設立了氣候模擬、檢測歸因方法等關鍵詞。

研究方向2——氣候變化預估。該方向重點關注未來不同時間尺度下平均氣候、極端天氣氣候和氣候異常的變化及其預估。按照研究對象、科學問題和研究手段分為三類關鍵詞。其中，研究對象既包括氣候變化、溫度、降水、海平面、臺風、水資源、極端天氣氣候事件等預估對象，還包括十年尺度、百年尺度等時間尺度?？茖W問題部分則主要包括排放情景、城市化、碳循環(huán)、陸面過程、氣候敏感度及反饋、氣候—社會經濟耦合、預估、預估不確定性等關鍵詞。研究手段主要包括地球系統(tǒng)模式、高精度模式等數值模式，以及區(qū)域降尺度、多模式集合等模擬技術，以及監(jiān)測預警等手段。

研究方向 3——氣候變化的影響與適應。該方向重點研究氣候變化對極端事件、陸面生態(tài)水文、人類活動及多圈層相互作用等影響，以及生態(tài)環(huán)境和人類活動對氣候變化的被動與主動適應性。按照研究對象和科學問題劃分為兩類關鍵詞。其中，研究對象包括氣候變化、極端天氣、干旱與強降水、極端氣候等天氣氣候要素，健康風險、糧食安全等風險安全要素，以及大氣污染、生態(tài)系統(tǒng)、水循環(huán)、碳氮循環(huán)、冰凍圈、陸面過程、水資源等多圈層要素。在科學問題方面，設立了影響與風險預估、城市化、土地利用、多圈層相互作用、環(huán)境響應、有序適應、可持續(xù)發(fā)展等關鍵詞。

研究方向 4——氣候變化減緩。該方向重點研究未來各種情景下的排放路徑、減排潛力、減排成本及協(xié)同效益，為實現(xiàn)溫控和可持續(xù)發(fā)展目標的政策制定提供科學依據。按照研究對象、科學問題以及研究手段設立了三類關鍵詞。研究對象包括氣候變化、碳達峰、碳中和、鎖定排放、凈零排放、可持續(xù)發(fā)展目標、溫升控制目標等各類控制目標，氣候政策、減排路徑、能源與結構轉型等減緩政策與路徑，以及碳捕集/移除、負排放技術、地球工程等減緩技術。在科學問題方面，涵蓋了與減排成本效益相關的關鍵詞（如減排潛力、減排成本等），以及體現(xiàn)多目標控制的關鍵詞（如協(xié)同治理、協(xié)同效益等）。在研究手段方面，主要包括綜合評估模型、氣候系統(tǒng)模式、大氣化學傳輸模型等常用模型，以及情景分析、成本效益分析、碳足跡分析等分析手段。

研究方向 5——極端天氣氣候事件風險、防范與應對。該方向重點關注極端天氣氣候事件的風險評估，風險防范和應對關鍵技術的開發(fā)，為防災減災提供科學支撐。按照研究對象、科學問題以及研究手段分為三類關鍵詞。其中，研究對象部分主要包括各類極端天氣氣候事件（如熱浪、極寒、極端降水、洪澇、干旱、臺風、極端溫度、強對流天氣等）。在科學問題方面，設立了風險相關的關鍵詞（如風險應對、風險預估、風險預測等），以及災害性天氣防范、極端天氣預警等防災減災關鍵詞。研究手段部分的關鍵詞包括常規(guī)的災害系統(tǒng)模型和災害評估模型，也包括大數據方法等新興技術。

4 基于文獻計量學的關鍵詞分析

上文介紹了各研究方向并梳理了對應的關鍵詞，為增進申請人對D0513 領域研究動態(tài)和發(fā)展趨勢的理解，下面基于文獻計量學對各方向下設關鍵詞做進一步的統(tǒng)計分析?；赪eb of Science 核心合集，本文對研究領域（Research Areas）屬于大氣科學（Meteorology Atmospheric Sciences）、且涉及D0513 申請代碼下設關鍵詞的相關文章發(fā)表情況進行了統(tǒng)計，分析了各關鍵詞最近20 年的文章發(fā)表數量（關鍵詞頻率）、最近5 年發(fā)文在20 年總量中的占比（近5 年占比），以及國內學者發(fā)文在全球總量中的占比（見圖2）。結果表明，D0513 各研究方向下設關鍵詞的近5 年發(fā)文在20年總量中的占比均超過25%（相當于5 年占20 年的百分比），整體平均的近5 年占比超過45%，反映出氣候變化領域研究處于快速增長的態(tài)勢。

圖2 基于 Web of Science 核心合集檢索的D0513“氣候變化及影響與應對”下設研究方向關鍵詞頻率統(tǒng)計：最近20 年（2002～2021 年）相關文章數量、近5 年（2017～2021 年）發(fā)文在20 年總量中的占比、以及近5 年國內學者發(fā)文在全球總量中的占比Fig.2 Frequency statistics of keywords in the research direction of D0513, “Climate Change, Its Impacts and Countermeasures,” based on the Web of Science Core Collection: the number of relevant articles in the last 20 years (2002-2021), the ratio of the number of articles in the last 5 years(2017-2021) to the number of articles in the last 20 years, and the ratio of the number of articles published by Chinese scholars in the last 5 years to the number of articles worldwide

研究方向1（氣候變化信號的檢測和歸因）中使用頻次較高的關鍵詞有：氣候模擬、全球變暖、人類活動、城市化、不確定性來源、極端天氣氣候事件的變化等。城市化和影響歸因等關鍵詞的近5年占比相對較高（接近甚至超過60%），中國學者使用比例較高?！皹O端天氣氣候事件的變化”的近5 年占比同樣較高，但國內占比相對較低，表明仍需加強這一熱點領域的國內研究?！坝^測事實”的近5 年占比相對較低，國內占比也較低，說明這類基礎研究相對成熟而發(fā)展平穩(wěn)。

研究方向2（氣候變化預估）中使用頻次較高的有：溫度、氣候變化、降水、水資源、海平面、碳循環(huán)、陸面過程和預估等。陸面過程、預估、地球系統(tǒng)模式、城市化、極端天氣氣候事件等關鍵詞的近5 年占比接近甚至超過了50%。其中，陸面過程和城市化等關鍵詞中國學者使用比例較高，預估和極端天氣氣候事件等關鍵詞中國學者使用比例較低。

研究方向3（氣候變化的影響與適應）的高頻詞包括氣候變化、水資源、土地利用、大氣污染、生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境響應等。極端天氣、可持續(xù)發(fā)展、城市化、糧食安全等關鍵詞的近5 年占比相對較高，其中“城市化”的國內占比接近40%。此外，大氣污染等關鍵詞國內學者的占比也相對較高，反映了國內近年來對于大氣污染防治的關注度較高，同時大氣污染與氣候變化相互作用與協(xié)同治理也是當前研究的熱點（王體健等, 2019）。

研究方向4（氣候變化減緩）的高頻詞主要包括氣候變化、氣候系統(tǒng)模式、氣候政策、情景分析、碳捕集/移除、減排潛力等。減排潛力、可持續(xù)發(fā)展目標、碳足跡分析是近5 年關注度顯著增加的關鍵詞，但目前中國學者的使用比例仍較低。國內學者使用“碳達峰”和 “碳中和”的占比較高，反映出國內近年來對“雙碳”領域的關注程度較高。

研究方向5（極端天氣氣候事件風險、防范與應對）的高頻詞主要有干旱、洪澇、極端溫度、極端降水、熱浪和風險應對等。極端溫度、極端降水、風險預估、大數據方法是近5 年增加最為突出的關鍵詞。值得注意的是，國內學者使用“風險應對”“風險預測”和“風險預估”的比例明顯較低，說明仍需加強相關方面的研究。此外，國內學者對“臺風”的關注較為突出。

5 基于基金申請的關鍵詞分析

本文進一步對2021～2022 年基金申請的關鍵詞使用情況進行統(tǒng)計分析。D0513“氣候變化及影響與應對”申請代碼近2 年申請書中的關鍵詞頻率統(tǒng)計如圖3 所示。其中，出現(xiàn)頻率較高（≥8）的關鍵詞為：氣候變化、人類活動、城市化（涉及多個研究方向）；全球變暖、外強迫、氣候系統(tǒng)內部變率（研究方向1 的下設關鍵詞）；預估（方向2）；糧食安全、生態(tài)系統(tǒng)、極端氣候、環(huán)境響應、影響與風險預估（方向3）；碳中和（方向4）；干旱（方向5）；溫室氣體。申請使用頻率較高的關鍵詞大多為系統(tǒng)內設關鍵詞，涵蓋了“氣候變化及影響與應對”的五個研究方向，說明各方向的關鍵詞設置較為合理。個別高頻關鍵詞為申請人自填關鍵詞，其中數值模擬和動力降尺度是已有關鍵詞庫中對應關鍵詞（氣候模擬和區(qū)域降尺度）的同義詞或是其細化，溫室氣體和甲烷則是近年來氣候變化減緩領域的熱點研究對象。

圖3 D0513 申請代碼下2021～2022 年項目申請書關鍵詞頻率統(tǒng)計特征Fig.3 Statistical characteristics of the keyword frequency of project applications under application code D0513 for the period of 2021-2022

6 總結與展望

本文對自然科學基金委大氣學科二級申請代碼D0513“氣候變化及影響與應對”的下設研究方向和關鍵詞進行解讀，并基于文獻計量學和基金申請統(tǒng)計數據對當前該領域研究的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行梳理。總體而言，在2020 版基金申請代碼中，D0513“氣候變化及影響與應對”作為大氣學科“發(fā)展領域”板塊的申請代碼之一，旨在利用氣候變化科學知識和理論服務于國家經濟社會發(fā)展的重大需求，促進基礎研究和應用研究之間的有機融合。目前下設的五大研究方向及相應的關鍵詞體現(xiàn)出科學性、包容性和引領性。

在項目申請過程中，建議申請人充分理解大氣學科申請代碼、研究方向和關鍵詞的設置，精準選擇申請代碼、研究方向和關鍵詞，以更好地準備申請書，實現(xiàn)項目的資助。例如，若申請書更側重利用氣候變化的基礎知識服務國家經濟社會重大需求（如氣候變化減緩和適應等），則申請代碼可優(yōu)先考慮D0513“氣候變化及影響與應對”。若申請書內容更多關注氣候及極端天氣氣候事件的變異特征及其機理，側重基礎研究，則申請代碼優(yōu)先考慮D0502“氣候與氣候系統(tǒng)”。在關鍵詞的選擇上，建議優(yōu)先在系統(tǒng)內設關鍵詞內進行精準選擇，在沒有合適關鍵詞時可選擇上一級關鍵詞。同時注意關鍵詞粗細程度有機結合，避免評審專家匹配范圍太廣或太窄，以提升智能輔助指派系統(tǒng)的效率。

“氣候變化及影響與應對”這一發(fā)展領域內申請代碼將緊隨時代發(fā)展進行動態(tài)調整。隨著我國和國際社會對氣候變化問題的日益關注，近年來“氣候變化及影響與應對”領域發(fā)展迅猛，形成了很多新的熱點，這在基于Web of Science 的文獻計量分析中得到了充分的體現(xiàn)。同時我們也注意到，對于一些國際前沿問題（如極端天氣氣候事件、預估、減排潛力、風險應對、風險預測等），目前國內在相關方面的研究仍有待進一步加強，在今后的項目資助中可重點布局。此外，個別研究熱點（如溫室氣體）雖然是基金申請中的高頻關鍵詞，但并未納入系統(tǒng)關鍵詞庫。因此，基金申請系統(tǒng)的內設關鍵詞應與時俱進，及時動態(tài)調整，以反映學科發(fā)展前沿，更好服務基金管理并推動學科更好更快發(fā)展。

致謝衷心感謝D0513 申請代碼工作組顧問專家和工作組成員對本申請代碼關鍵詞編制工作的鼎力支持，顧問專家提出的寶貴意見建議和工作組成員扎實細致的調研分析是D0513 關鍵詞編制的重要基礎和保障。特別感謝清華大學深圳國際研究生院鐘銳、何沛東、張金卿、邊俊人等開展的數據統(tǒng)計分析工作，為本文解讀提供了數據支撐。