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反映世界科学发展态势的学术期刊

科学观察, 2022, 17(6): 59-71 doi: 10.15978/j.cnki.1673-5668.202206014

研究论文

城市与气候变化领域国际研究态势分析

连迎洁1,2, 孙玉玲,1,2,*,*, 张春花1,2

1.中国科学院文献情报中心 北京 100190
2.中国科学院大学经济与管理学院图书情报与档案管理系 北京 100190

Analysis of International Research Situation in Urban and Climate Change

Lian Yingjie1,2, Sun Yuling,1,2,*,*, Zhang Chunhua1,2

1. National Science Library, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2. Department of Library, Information and Archives Management, school of Economics and Management, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

通讯作者: *E-mail: sunyl@mail.las.ac.cn

Corresponding authors: *E-mail: sunyl@mail.las.ac.cn

摘要

[目的/意义] 随着全球气候变化的加剧及城市化进程的加快,城市与气候变化研究已成为全球关注的热点。[方法/过程] 基于Web of Science核心合集中的SCIE和SSCI数据库,利用文献计量和主题挖掘方法,分析了城市与气候变化研究领域的国际发展态势。[结果/结论] 研究表明,城市与气候变化研究自1991年以来受到了学术界广泛关注,发文量逐年上升,近5年中国的发文量居全球首位。国家/地区间及各机构间合作密切,形成了具有一定规模且较为稳定的研究合作网络。关键词聚类结果表明城市与气候变化研究主要聚焦在五个研究领域:城市气候适应、城市化及其与气候变化的相互作用机制、极端天气、能源及温室气体排放、气候变化对城市居民健康的影响。

关键词: 城市与气候变化; 文献计量分析; 研究热点; 态势分析

Abstract

[Objective/Significance] With the aggravation of global climate change and the acceleration of urbanization, the studies on cities and climate change have become the focus of global attention. [Method/Process] Based on SCIE and SSCI databases in the Web of Science Core Collection, this paper analyzes the international development trend of urban and climate change research using bibliometrics and topic mining methods. [Results/Conclusions] The research shows that the research on cities and climate change has attracted extensive attention from the academic community since 1991, and the number of papers published has increased year by year. China has the largest number of papers published in the past five years. Countries and institutions around the world cooperate closely, forming a relatively stable research cooperation network with a certain scale. The clustering results show that the research on cities and climate change mainly focuses on five research areas: urban climate adaptation, urbanization and its interaction with climate change, extreme weather, energy and greenhouse gas emissions, and impacts of climate change on urban residents' health.

Keywords: cities and climate change; bibliometric analysis; research hotspot; situational analysis

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本文引用格式

连迎洁, 孙玉玲, 张春花. 城市与气候变化领域国际研究态势分析[J]. 科学观察, 2022, 17(6): 59-71 doi:10.15978/j.cnki.1673-5668.202206014

Lian Yingjie, Sun Yuling, Zhang Chunhua. Analysis of International Research Situation in Urban and Climate Change[J]. Science Focus, 2022, 17(6): 59-71 doi:10.15978/j.cnki.1673-5668.202206014

1 引言

愈加严峻的气候变化是世界面临的最重要的全球性挑战之一,也是全球每个城市迫切需要应对和解决的关键问题。一方面,气候变化使得高温热浪、雾霾、沙尘暴、强降雨等极端天气及各类传染病在城市频繁出现,给城市带来了严重经济损失和人员伤亡;另一方面,预计到2050年全球城市化率将达到68%[1],城市化进程进一步加快,大量自然环境被替换为人工环境,传统农业为主的生产生活方式被替换为现代化的生产生活方式,城市能源消耗全球占比进一步提高,加剧全球气候变化。显然, 城市与气候变化的相互作用关系是人类面临的重大研究课题之一。

近年来,城市应对气候变化受到国际社会共同关注。2016年,第三届联合国住房和城市可持续发展大会通过《新城市议程》,为全球共同实现“可持续发展目标”,即建设包容、安全、有抵御灾害能力和可持续的城市和人类住区勾勒出明确的框架蓝图[2]。2018年,全球适应委员会正式成立,2019年发布的《立即适应:领导气候恢复力的全球呼吁》强调了城市在气候变化适应中的重要地位并推动能够提升气候适应解决方案的全球城市行动[3]。2021年,由97个国际领先城市组成的C40推动成立全球市长气候和移民工作组以解决气候危机对城市移民的影响、推动成立首个全球青年和市长论坛以实现城市的“零碳未来”新道路[4]。2021-2023年,城市气候变化研究网络(UCCRN)评估规划并发布《气候变化与城市:城市气候变化研究网络第二次评估报告(ARC3.3)2021-2023》,阐明城市气候风险框架和城市气候科学,旨在解决与城市相关的气候风险、适应、缓解并提出相应的政策机制[5]

中国高度重视城市应对气候变化相关研究与实践。2017年,中国国家发展改革委、住房和城乡建设部联合印发《关于印发气候适应型城市建设试点工作的通知》(发改气候〔2017〕343号)[6],以打造具有国际先进水平的气候适应典型范例城市,形成可复制、可推广的试点经验。2019年,中国与新西兰共同牵头推动气候行动峰会“基于自然的解决方案”领域工作,为全球城市应对气候变化行为提出了新方案。除此之外,中国积极召开气候适应型城市建设国际研讨会,落实《城市适应气候变化行动方案》,与其他与会国家合作开展“中国城市建筑节能和可再生能源应用项目”“可持续城市综合方式试点项目”等项目,持续推进城市化与气候变化的良性、可持续发展,不断加强国内外实践经验交流,推动全球城市采取行动共同应对未来气候变化风险。

为了能够清晰地揭示城市与气候变化相关领域的研究进展,许多学者开展了相关方面的研究,如侯路瑶[7]等基于科学网络引文数据库(WOS),利用CiteSpace软件对1990-2016年国外气候变化与城市规划的研究热点和发展趋势进行了研究;杨秀平[8]等从韧性城市的内涵、指标体系、计量模型、应用研究和管理工具等方面梳理了近年来国内外学者的相关研究成果,提出了韧性城市的研究方向与侧重点;Bin Ye[9]等对国内外城市气候风险评估相关研究进行述评并提出了不同尺度气候模拟的无缝耦合、复合气候事件的再现等方面需要克服的主要挑战;Michael M[10]等回顾研究了国内外近20年城市化与气候变化相关文献及政策,提出未来应将“气候适应”与“气候缓解”相结合,采用综合战略和政策以应对城市化快速发展;Ana Luiza Carvalho Ferrer[11]等对可持续城市基础设施相关文献关键词进行共现聚类,分析了该领域的主要研究主题及其演变情况。

综上,现阶段城市与气候变化领域的文献综述研究多集中于某一具体的子课题,如韧性城市、气候变化与城市规划、城市气候风险评估等,缺少对城市与气候变化领域的宏观综述。基于此,本文检索城市与气候变化领域相关论文,利用文献计量方法及共现聚类方法,分析该领域的国际发文情况、国际学术合作格局及主要研究主题,以期能从更为宏观的角度清晰揭示城市与气候变化领域整体性、全局性的研究进展和研究态势,为城市与气候变化领域未来的研究及发展提供更为全面、有效的参考。

2 数据与方法

2.1 数据来源

本文以Clarivate Analytics旗下Web of Science平台核心合集的SCIE数据库(SCI-Expanded)和SSCI数据库(Social Sciences Citation Index)为检索平台,查阅城市与气候变化领域相关文献并梳理重要关键词后,制定如下检索式:TI = (city or urban* or cities) and ("climate change" or "climate mitigat*" or "climate adapt*" or "extreme weather" or "climate risk" or "greenhouse gas*" or "carbon neutral" or "extreme heat" or "extreme precipitation" or "extreme drought" or "extreme low temperature" or "heat island effect" or "global warming" or "atmospheric circulat*"),检索时间为2022年4月,选取文献类型为“Article”和“Review”,通过人工比对等手段,排除无关记录后共计检索得到城市与气候变化领域相关文献1 946篇。

2.2 分析方法

本文采用的主要分析方法为共现聚类等文献计量法。首先利用 excel及Derwent数据分析软件(Derwent Data Analyzer,DDA)对数据结果进行清洗、统计、计算以及多角度、多维度的分析;其次,基于节点间关联强度指标(association strength),利用VOSviewer从国家、机构、研究主题等方面对城市与气候变化相关领域研究情况进行共现聚类分析;最后,利用Pajek优化聚类结果并对其进行直观性展示。

3 研究结果

3.1 发文趋势

19世纪,英国科学家L.Howard[12]首次提出“城市气候”的概念,此后,相关领域的科研人员开始对城市气候进行研究并逐渐将研究扩大至对城市与气候变化多个领域的研究。从图1可以看出,自2003年《联合国气候变化框架公约》第九次缔约方会议明确指出城市在面对气候变化过程中占有重要地位后,城市与气候变化领域的发文量总体呈现上升趋势。近5年的发文量占比达58.96%,这说明随着全球气候变化严峻程度的加深和全球城市化扩张程度的加大,城市与气候变化领域的研究规模快速扩增,受到了越来越多科研人员的关注与重视,逐渐成为研究的热点领域之一。

图1

图1   1991-2021年全球城市与气候变化领域年度发文变化趋势


3.2 主要发文国家/地区分析

3.2.1 发文量TOP10国家/地区基本情况

1991-2021年,全球共有106个国家/地区在城市与气候变化领域发表文章,表1给出了发文量排名前10位的国家/地区的发文量及其发文影响力情况。

表1   发文量TOP10国家/地区基本情况

排序国家/地区发文量/篇全球份额/%近5年发文量/篇篇均被引次数H指数
1美国52526.9825044.5983
2中国38219.6327722.3148
3英国23912.2813060.5159
4澳大利亚1507.719033.7439
5德国1306.689126.8633
6加拿大1226.276235.2535
7荷兰1025.246255.2936
8西班牙864.425844.7228
9印度753.854335.9223
10意大利753.855334.3224

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表1的数据可以看出,美国、中国、英国、澳大利亚、德国、加拿大、荷兰、西班牙、印度和意大利的发文量位居前10,说明全球城市与气候变化领域的研究目前以这些国家/地区为主。其中美国、中国和英国的发文量位居前三,分别为525篇、382篇和239篇,三国的发文量总和占全球总发文量的58.89%,是该领域最为活跃的国家/地区。自2017年《中国应对气候变化的政策与行动2017年度报告》中强调城市在应对气候变化方面具有重要作用后,中国科学家们始终对城市与气候变化领域保持高度关注并维持高研究产出,近5年中国在该领域的发文量超过美国,位居首位,发展势头强劲。

H指数作为一个混合量化指标, 指某国家/机构/作者等至多有H篇论文被引用了至少H次,经常被用来评价某个国家、机构或科研人员的学术产出量和产出质量;篇均被引次数作为常用的文献计量指标,表示单篇论文的平均被引次数,直接体现了某个国家、机构或科研人员的学术产出对学术交流的直接贡献,反映了其学术产出的国际认可程度。为了更直观且综合地衡量发文量TOP10国家/地区在城市与气候变化领域的学术影响力情况,本研究计算TOP10国家/地区发文的篇均被引次数和H指数两个指标。从表1可以看出:篇均被引次数排名前三的国家是英国(60.51)、荷兰(55.29)和西班牙(44.72);H指数排名前三的国家是美国(83)、英国(59)和中国(48)。英国的2个指标均较高,直观展现了其在城市与气候变化领域的领军地位。综合来看,中国在城市与气候变化领域的发文量位居全球第二,但是篇均被引次数较低,学术影响力还有待提升。

3.2.2 主要发文国家/地区学术合作情况

为直观了解城市与气候变化领域中不同国家/地区之间的合作关系,利用VOSviewer和Pajek,基于国家/地区在城市与气候变化领域的合著发文情况选择关联强度(links)作为节点权重(weights)指标,对该领域发文量TOP50的国家/地区的合作关系图进行绘制,其中,节点大小反映相应国家/地区点度中心性的大小,节点之间有连线表明二者在该领域有合作,连线粗细反映其合作关系的密切程度,即节点间连线越粗,二者合著发文数量越多,合作关系越密切。从图2表2可以看出,合作国家/地区大致可以分为4个集群,集群内部合作密切,共现权值较大:规模最大的集群以美国和中国为主,包括荷兰、加拿大、丹麦、巴基斯坦、新加坡等国家/地区;规模较大的集群以英国、德国为主,包括南非、印度及马来西亚等国家/地区;规模较小的集群以西班牙、法国为主,包括希腊、爱尔兰、爱沙尼亚共和国等国家/地区;规模最小的集群以意大利为主,包括瑞士、芬兰、墨西哥、智利等国家/地区。

图2

图2   城市与气候变化领域国家/地区合作网络


表2   城市与气候变化领域国家/地区合作集群点度中心性TOP3

聚类集群集群内排名节点名称点度中心性
#11美国63
2中国44
3荷兰41
#21英国54
2德国46
3南非30
#31法国32
2西班牙32
3希腊18
#41意大利36
2芬兰19
3瑞士19

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目前,各国家/地区在城市与气候变化领域的学术合作情况无明显的地域分布特征,为全球性的广泛交叉合作。其中,中国节点较大,与其他多个节点有连线且连线较粗,表明其在学术上与其他多个国家/地区进行合著发文且合作关系密切,处于合作网络较为中心的位置,体现了中国在该领域丰富的学术交流与合作。

3.3 主要发文机构分析

3.3.1 发文量TOP10机构基本情况

1991-2021年期间,全球共有2 201个机构在城市与气候变化领域发表文章,表3给出了发文量排名前10位的机构的发文量及其发文影响力情况。

表3   发文量TOP10机构基本情况

排序机构名称发文量/篇全球份额/%篇均被引次数H指数
1中国科学院784.0128.0627
2加州大学系统522.6744.0222
3伦敦大学452.3174.6223
4哥伦比亚大学392.0035.9217
5纽约市立大学371.9035.7618
6亚利桑那州立大学301.5434.417
7北京师范大学261.3418.1514
8多伦多大学261.3449.8512
9法国国家科学研究中心231.1826.313
10瓦格宁根大学221.1349.4515

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表3的数据显示,中国科学院、加州大学系统、伦敦大学、哥伦比亚大学、纽约市立大学、亚利桑那州立大学、北京师范大学、多伦多大学、法国国家科学研究中心和瓦格宁根大学的发文量位居前10,说明全球的城市与气候变化研究目前以这些机构为主。其中,中国科学院(78篇)、加州大学系统(52篇)、伦敦大学(45篇)的发文量位居前三,其发文量总和占全球总发文量的9.00%,是城市与气候变化领域中最为活跃的机构。

表3可以看出,篇均被引次数排名前三的机构是伦敦大学(74.62)、多伦多大学(49.85)和瓦格宁根大学(49.45);H指数排名前三的机构是中国科学院(27)、伦敦大学(23)和加州大学系统(22)。伦敦大学的2个指标均较高,直观展现了其在城市与气候变化领域的领军地位。综合来看,中国科学院在城市与气候变化领域的发文量位居全球第一,H指数全球第一,但篇均被引次数略低,学术影响力还有待提升。

3.3.2 主要发文机构学术合作情况

为直观了解城市与气候变化领域中不同机构之间的合作关系,采用与上文同样的方法绘制机构合作关系图。从图3表4可以看出,城市与气候变化领域主要发文机构为大学,大致可以分为4个集群,集群内部合作密切,共现权值较大:规模最大的集群以中国科学院为主,包括亚利桑那州立大学、耶鲁大学、中山大学、北京师范大学、香港大学等机构;规模较大的集群以哥伦比亚大学为主,包括美国国家大气研究中心、犹他大学、纽约大学、普林斯顿大学等机构;规模较小的集群以纽卡斯尔大学为主,包括罗格斯州立大学、曼彻斯特大学、赫尔辛基大学等机构;规模最小的集群以加州大学系统为主,包括伦敦大学、清华大学、武汉大学、北京大学等机构。

图3

图3   城市与气候变化领域WOS论文机构合作网络


表4   城市与气候变化领域机构合作集群点度中心性TOP3

聚类集群集群内排名节点名称点度中心性
#11中国科学院34
2亚利桑那州立大学18
3耶鲁大学16
#21哥伦比亚大学22
2美国国家大气研究中心12
3犹他大学12
#31纽卡斯尔大学12
2罗格斯州立大学10
3曼彻斯特大学9
#41加州大学系统23
2伦敦大学23
3清华大学21

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目前,各机构在城市与气候变化领域的学术合作情况无明显的地域分布特征,为全球性的广泛交叉合作。其中,中国科学院节点最大,与其他多个节点有连线且连线较粗,表明其在学术上与其他多个机构进行合著发文且合作关系密切,处于合作网络较为中心的位置,体现了中国科学院在该领域丰富的学术交流与合作。

3.4 研究主题分析

关键词是对研究主题和论文内容的高度概括,是对本领域研究主题准确、客观和简明的反映,因此,分析文献标题及摘要中关键词的出现频次及其聚类情况可以更好地帮助我们把握本领域的研究方向和研究热点,为进一步的研究做好准备。为了排除关键词同词异义、异词同义等情况造成的统计误差,本研究首先利用Derwent数据分析软件对关键词进行清洗,例如:删除“city”“climate change”等不同形式的检索词;合并“ch4”“methane”为“CH4”,合并“greenhouse gas emission”“greenhouse gas emissions”“greenhouse-gas emissions”为“greenhouse-gas emission”等。为进一步提高统计结果的准确性,对关键词数据进行人工检查并基于检查结果构建关键词叙词表,利用关键词叙词表对清洗后的数据进行关键词词频统计并将其导入VOSviewer和Pajek进行聚类分析。图4的聚类结果显示城市与气候变化领域的关键词共有6个聚类社团,可以归纳为5个具体的研究主题:城市气候适应、城市化及其与气候变化的相互作用机制、极端天气、能源及温室气体排放、气候变化下城市居民健康。

图4

图4   城市与气候变化领域关键词聚类情况


(1)城市气候适应(聚类社团#1)

2016年,联合国第三次住房和城市可持续发展大会上通过了《新城市议程》,强调城市是适应气候变化的重要单元,支持发挥政策制定者等多元主体参与的主观能动作用以应对气候变化带来的挑战[2]。此后,“韧性城市”“弹性城市”“气候变化适应型城市”等新的概念和子研究不断衍生。整体来看,当前基于“城市气候适应”这一主题的研究主要有以下五个方面。

一是关于城市适应气候变化的相关理论性研究[13-15],主要包括“气候适应”“气候缓解”“城市韧性”“城市脆弱性”“城市气候变化暴露度”“气候适应型城市”“弹性城市”“海绵城市”等基础概念的内涵及外延分析以及各基础概念之间的关系分析。

二是对城市适应气候变化行为及行为启示进行的研究[16,17],主要是对全球气候变化适应型试点示范城市的适应行为进行研究并从中获得启示,目前各试点采取的城市气候适应行为主要有城市生态恢复、建设海绵城市、建设城市绿道、采用被动式超低能耗绿色建筑等。

三是城市气候适应相关政策和战略机制的研究[18-20],相关学者对各国或各地区出台的城市适应气候变化的相关政策和战略机制的发展历程进行梳理和研究,进而搭建该国或该地区城市适应气候变化的政策与战略框架,明确该国或该地区城市适应气候变化重要任务的同时,为其他国家和地区提出合理正确的政治或战略启示。

四是关于“如何提升城市对气候变化的适应能力”这一问题的研究[21-23],学者们从城市规划布局、生态环境、交通道路及建筑材料、能源开发利用等层次提出要在城市适应气候变化理论基础上,将城市安全放在第一位,采取综合管廊、增加绿色建筑等措施,使气候变化适应型城市通过不断适应而产生增量适应,进而朝着安全、生态、经济、休闲、宜居的统一而迈进。

五是对城市适应能力进行评估的相关研究[24-26],目前学者们多采用“压力-状态-响应”模型(PSR模型)、“驱动力-状态-响应”模型(DSR模型)、“驱动力-压力-状态-暴露-影响-响应”模型(DPSEEA模型)等城市气候适应相关评价指标体系对城市气候变化适应能力进行评估。

本主题下的高频主题词包括“适应(adaptation)”“脆弱性(vulnerability)”“弹性(resilience)”等,被引频次较高的是来自鲁汶大学的M.Demuzere等人[22]于2014年在Journal of Environmental Managemen上发表的文章,该论文基于现有研究证据,从城市、社区和特定场地三个空间尺度上展示了绿色城市基础设施建设对城市气候变化适应能力的促进作用。

(2)城市化及其与气候变化的相互作用机制(聚类社团#2)

城市化是当今人类社会发生的最为显著的变化之一,是人类经济社会发展的必然趋势和现代化不断加深的必由之路,近几十年,全球经历了急剧的城市化过程,全球城市化呈不可逆转的趋势。目前,该领域研究主要包括以下两个方面。

一是对城市化与气候变化二者之间的相互影响及其影响机理/机制的研究[27-29]。研究表明:一方面,气候变化背景下,城市化进程的不断加快使城市系统的气候变化暴露度和脆弱性增强,适应性、抵抗性和恢复力减弱,城市所面临的气候风险空前严峻;另一方面,城市中人工环境大规模替代自然环境,现代生产、生活方式大规模替代传统生产、生活方式,进而使高温热浪、干旱、暴风、暴风雪、强降雨、城市内涝等极端天气[27]纷繁出现,气候变化进一步加剧。

二是基于二者相互影响机制的城市规划手段和气候变化缓解手段研究[30-32]。研究表明,世界范围内越来越多的城市开始引入气候变化适应性规划和新式的自适应城市治理策略,在基础城市规划中通过调整城市规模与形态、采用节能和高效道路照明、新能源汽车以及固体废物回收利用、增加河流洪水滞留带面积等方式来缓解城市化与气候变化之间的紧张关系,提高城市规划的科学性、创新性和可持续性。

本主题下的高频主题词包括 “城市化(urbanization)”“城市热岛(urban heat-island)”“可持续性(sustainability)”等,被引频次较高的是来自皇家墨尔本理工大学的Jason Bakaric等人[33]于2017年在Journal of Environmental Management上发表的文章,该论文基于沥青混凝土的热性能特点对其引起城市热岛效应的机制进行了研究和讨论,并进一步提出改进反射路面和渗透/多孔/保水路面、增加路面绿色植物或绿色建筑等措施来减缓沥青混凝土道路造成的城市热岛效应。

(3)极端天气(聚类社团#3)

联合国于2020年10月12日发布的一项报告表明,全球与气候变化相关的灾害数量在21世纪的前20年出现了惊人增长,极端天气事件已经成为21世纪最为主要的灾害来源,而城市由于基础设施、人口和资源配置等更加集中,更易受到极端天气的影响。目前,针对极端天气的研究主要有以下四个方面。

一是关于极端天气产生原因及影响因素的研究[34-35]。研究表明,快速的城市化进程使大气中温室气体浓度增加,全球气候变暖加剧,而全球气候变暖进一步导致全球极端天气频率、强度、空间范围及持续时间发生改变,除此之外,全球气候变暖还改变了大尺度的大气环流形势,通过海气相互作用、陆气相互作用的变化,进而影响不同区域极端天气气候事件的发生规律。

二是关于极端天气应对措施/机制/政策的研究[36-38]。目前,学者们多针对不同的极端天气类型提出相应的针对性措施,各措施不尽相同但整体可分为两个层面:一个层面是通过改善城市规划布局,减少城市能源消耗和碳排放、增加城市绿色建筑等措施从根本上减少极端天气的频次、降低极端天气的强度;另一层面是将应对极端天气作为适应气候变化的核心内容,强化极端天气的风险防范措施和防灾减灾体系建设,减少极端天气带来的经济损失、人员伤亡等。

三是关于极端天气的影响/风险的研究[39-41]。有些学者对近年来发生的极端事件进行统计,并从宏观层面统计其在经济、健康、生态、安全等方面造成的巨大影响、损失和风险;也有些学者聚焦于较小的角度对极端天气的影响进行研究,如极端天气对农作物生长的影响、对某种畜牧业的影响、对某一区域生态环境的影响、对某地区旅游业的影响、对人们交通出行的影响、对建筑用电的影响等。

四是关于极端天气的预报/预警研究[42-44]。目前,针对极端事件的预报主要包括统计方法、动力方法、动力-统计相结合的方法以及基于集合概率信息的方法等。其中,以集合概率预报信息为主要依据的动力预报方法是当前国际上极端天气预报/预警的主流方法。

本主题下的高频主题词包括“模型(model)”“预测(prediction)”“模拟(simulation)”等,被引频次较高的是来自佐治亚理工学院的Stone B等人[34]于2010年在Environmental Health Perspectives上发表的文章,该论文利用蔓延指数衡量了城市形态与极端高温平均年变化率之间的关联,发现扩张型城市极端高温的年增长率是紧凑型城市极端高温的年增长率的两倍多,即城市形态在很大程度上影响着极端高温天气的发生频率。

(4)能源及温室气体排放(聚类社团#4、#5)

目前,城市地区碳排放量占全球碳排放量的75%,城市经济、城市建筑和城市交通等领域的人类活动使得城市在全球碳排放的过程中扮演了重要角色。基于此,学术界一致认同“城市是未来能源减排和碳减排的主战场”。目前,学术界对于能源消耗和碳排放的相关研究主要有以下四个方面。

一是关于城市能源消耗及温室气体排放的分布或特征研究[45-47]。全世界能源年总消费量约为134亿吨标准煤,其中石油、天然气、煤等化石能源占85%,核能、电能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热等能源仅占15%,与温室气体排放密切相关的化石能源仍是近几年能源消费领域的绝对霸主。

二是关于城市能源消耗及温室气体排放影响因素的研究[48-50]。学者们多利用对数平均迪式分解(LMDI)指标分解法、MAED模型、库兹涅茨倒U型曲线等方法综合考虑城市经济增长、人口规模扩大和空间扩张等因素对城市能源及温室气体排放的影响,结果表明城市经济增长和居民生活水平的提高依然是能源消耗的主要因素。

三是关于城市能源消耗及温室气体排放与气候变化之间的相互影响关系研究[51,52]。研究表明,全球变暖等气候变化在很大程度上增加了城市建筑的用电量及其他能源消耗,同时气候变化改变了人们的出行方式,城市交通的能源消耗及温室气体排放量大大增高,而能源消耗量及温室气体排放量的加大进一步加剧了全球变暖等气候变化,二者相互影响,关联密切。

四是关于减少城市能源消耗量及温室气体排放量的应对措施/战略/政策研究[53-55]。世界各国在减少城市能源消耗量及温室气体排放量方面已达成共识,即减少城市能源消耗量及温室气体排放量需要量化能源消耗及温室气体排放目标,建立能源消耗及温室气体排放监测体系,推行能源及碳足迹信息公开制,通过“示范效应”促进低能耗、低碳理念的推行和低能耗、低碳城市的建设。

本主题下的高频主题词包括“能源(energy)”“温室气体排放(greenhouse-gas)”“全球变暖(global warming)”等,被引频次较高的是来自国际环境与发展研究所的David Dodman等人[40]于2009年在Environment & urbanization上发表的文章,该文在对城市碳排放清单进行分析的基础上评估了不同城市和生产部门的排放模式,确定了温室气体高水平生产的主要驱动因素,并研究了城市在减少全球温室气体排放方面的作用和潜力。

(5)气候变化对城市居民健康的影响(聚类社团#6)

气候变化被视为21世纪全球城市居民最大的健康威胁之一[56]。当前,全球气候变化形势严峻,各国领导人和学术界的科学家越来越关注气候变化与城市居民健康之间的相互关系,相关研究增多。目前针对于气候变化下城市居民健康的研究主要集中于以下两个方面。

一是关于气候变化对城市居民健康影响机制的研究[57,58]。研究表明,气候变化可直接或间接影响城市居民的健康:一方面,高温热浪、干旱、洪水等极端天气和灾害性气候事件可直接影响城市居民的健康甚至威胁城市居民的生命安全;另一方面,气候变化使得粮食减产、动植物和微生物生存环境发生极大改变,冰川和深海病毒大量释放、各类传染病媒介传播模式发生改变,这些会间接影响城市居民健康。

二是减少气候变化下城市居民健康风险的应对措施研究[59,60]。政治层面,各国制定并出台了健康促进政策、应对气候变化引发的健康风险不公平性的政策等系列政策;城市层面,全球各国重视城市治理结构、规划和管理城市空间发展,多举措共行提升城市及城市居民的健康韧性;人本层面,全球各国开展健康规划活动以促进居民健身运动,提升居民身体素质水平,并定期开展健康影响评估,致力于最大程度上减小气候变化对城市居民健康的影响。

本主题下的高频主题词包括“死亡率(mortality)”“风险(risk)”“压力(stress)”等,被引频次较高的是来自亚利桑那州立大学的Darren M Ruddell等人[61]于2011年在Current Opinion in Environmental Sustainability上发表的文章,该文对2005-2010年间极端高温与空气污染相关的发病率和死亡率进行流行病学研究,发现极端高温与空气污染增加了六大洲城市居民的发病率和死亡率,且城市气候变化很可能会进一步加剧空气污染和极端高温对城市居民的有害相互作用。

4 结论

本文以SCIE和SSCI论文为数据来源,对国际城市与气候变化领域的研究论文进行文献计量和主题聚类分析,结果显示近年来全球城市与气候变化领域的发展态势有以下表现。

从成果产出规模与质量来看,近年来城市与气候变化领域论文数量呈现快速增长态势,科研产出规模不断扩大。美国、中国和英国的发文数量最多,英国的发文影响力较高,在城市与气候变化领域的研究中占主导地位;发文量较多的机构主要有中国科学院、加州大学系统、伦敦大学等,中国科学院的发文量位居全球首位,但发文影响力有待提升。

从国际合作来看,全球各国/地区及各机构合作密切,形成了具有一定规模且较稳定的研究合作网络。其中,中国及部分中国机构处于合作网络较为中心的位置,且始终与其他国家/地区和机构保持紧密联系,体现了中国在该领域丰富的学术交流与合作。

从主题聚类来看,该领域的内容涉及气象、水文、生态、地理等多个领域,属于典型的跨学科和交叉研究领域;主要的高频词有adaptation、urbanization、urban heat-island、urban planning、vulnerability等;热点研究主题主要集中在5个方面:“城市气候适应”“城市化及其与气候变化的相互作用关系”“极端天气”“能源及温室气体排放”以及“气候变化对城市居民健康的影响”。

目前,全世界城市共同面临着可持续发展的挑战和机遇,必须高度重视城市气候变化的风险和影响研究。虽然城市应对气候变化在实践中受到国际社会和主要国家重视,但与全球气候变化研究的产出相比(WOS数据库中研究论文数量逾10万篇),该领域的研究占比仍较低,主要是因为:一方面,城市在全球并没有一个统一的概念范围,全球复杂多样的城市形态为研究带来复杂性;另一方面,城市气候变化数据与国家层面的数据相比较难获取,很多城市并没有建立气候变化监测体系,缺少长周期、稳定性的数据支撑,使城市气候变化研究受到挑战。因此,在全球城市层面,特别是那些气候变化脆弱性和暴露性较高的城市地区,构建支撑气候变化事实与预估、适应等多维度数据监测体系至关重要。

中国城市化发展速度迅猛,城市类型丰富多样,近年来极端天气频发,带来不小的经济损失和人员伤害。因此,中国亟须高度重视城市与气候变化领域的相关课题研究,增加课题投入,一方面基于中国城市数量庞大、类型复杂多样等特点开展系统性的、有针对性的中国城市及气候变化的高质量基础研究,另一方面聚焦“城市气候适应”“城市化及其与气候变化的相互作用关系”“极端天气”“能源及温室气体排放”以及“气候变化对城市居民健康的影响”等热点研究主题,持续推进城市与气候变化领域相关学术研究和科学政策制定。在实践层面,中国还需要继续开展一系列气候变化适应型城市的试点任务,结合《城市适应气候变化行动方案》等相应政策,建立气候适应型城市建设评估依据和指南,不断扩大气候适应型城市建设规模,并不断向国际社会输出中国的成功方案和优秀案例,丰富城市应对气候变化的经验,帮助推动国际城市更好应对气候变化,推动城市可持续发展。

参考文献

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