近20 a國際冰川研究熱點及趨勢分析

劉 亮, 紀 然， 張 威

(遼寧師范大學 城市與環境學院，遼寧 大連 116029)

近20 a國際冰川研究熱點及趨勢分析

劉 亮*, 紀 然*， 張 威

(遼寧師范大學 城市與環境學院，遼寧 大連 116029)

冰川是地表形態塑造過程中重要的外營力，通過對冰川的研究可以為恢復古環境氣候提供依據，還原歷史環境演變特征，為今后環境變化的研究奠定基礎，因此具有重要的科學意義.以國際較權威的數據庫網站WEB OF SCIENCE作為數據源，檢索1997—2016年間主題詞為“glacier”的期刊論文并導出全部關鍵詞，以中國知網學術期刊網絡出版總庫(CNKI)為數據源，檢索1997—2016年間主題詞為“冰川”的期刊論文并導出全部關鍵詞，通過對關鍵詞的對比得出國內外研究重點的差異.將從數據庫網站WEB OF SCIENCE中得到的數據通過Bibexcel軟件生成關鍵詞的共詞矩陣，再根據共詞矩陣通過Ucinet和Netdraw軟件生成共詞網絡可視圖，使關鍵詞之間的聯系更加直觀.利用SPSS軟件將檢索的數據進行共詞聚類分析以及多維尺度分析，通過對高頻關鍵詞的分類，探討國際上冰川研究的熱點問題以及重點研究方向，客觀地評價有關冰川研究的概況，為今后有關冰川的研究提供參考.

冰川；關鍵詞；詞頻；共詞聚類分析；多維尺度分析

冰川不僅是重要的淡水資源，同時敏銳地反映氣候變化，對生態環境建設具有重要影響，與人類的生存環境密切相關[1].冰川的大規模進退，可以改變地貌，同時引起一系列的地質作用，例如地殼均衡調整，使海平面發生變化，改造水系和水文條件，引起生物的滅絕和變遷，從而改變整個地球的環境[2-4].通過對冰川活動的研究，能夠得到地殼運動、生物環境變化等諸多信息.近年來，關于冰川方面的研究不斷增多，但多數文章是基于某一區域的具體位置進行研究分析，很少有從國際整體發表的學術成果上表現有關冰川的研究現狀以及發展趨勢，本文根據數據庫網站WEB OF SCIENCE和《中國知網學術期刊網絡出版總庫》(CNKI)中的文獻資料，運用共詞分析法分析國際上有關于冰川研究的熱點領域及發展方向，總結現代研究情況，為今后有關冰川的進一步研究提供參考及方向.

文獻計量法是一種定量的分析方法，研究對象為文獻的外部特征，應用數學與統計學對某一學科領域的研究現狀與發展趨勢進行描述[5].它是數學及統計學在應用于圖書情報領域時逐漸發展起來的，因此數學與統計學為該方法的理論基礎，其研究對象是文獻的各種外部特征，例如作者、關鍵詞、文摘、引文等，通過文獻的外部特征研究其分布、變化規律以及數量關系等.自該方法提出以來，受到國內外大批學者的青睞，并將其應用于各個學科領域[6].我國學者對文獻計量學方法也進行了深層次的研究和探索，隨著30多年的不斷發展，文獻計量分析方法在理論、實踐和應用上已日趨成熟[7-8].

共詞分析法屬于內容分析法的一種，隨著期刊數量的增長，各學科研究方向的增多，并且對于現代文獻數量呈爆炸式增長的特點，傳統的文獻檢索方式由于缺乏文獻內容間的聯系，難以在準確率與全面率取得平衡，因此傳統的信息組織檢索方式已經不能滿足學者的需求，共詞分析方法的出現可以很好地解決這一問題.它的原理是統計每2個詞組同時出現在一篇文獻中的次數，如果2個詞共同出現的次數高，說明2個詞的相關性較強，這2個詞所代表的研究領域或者熱點關系越近.此外，根據統計的兩詞共現結果進行聚類分析，便可以得到這些詞所代表的學科和主題的結構變化，因此共詞聚類分析方法不僅可以反映文獻內容，還可以反映文獻間的內容聯系，更加全面準確地分析學科領域的研究狀況[9-14].

1 數據來源及研究方法

外文數據來源于WEB OF SCIENCE數據庫中WEB OF SCIENCETM核心合集，輸入關鍵詞“glacier”，時間選擇1997—2016年，文獻類型設置為Article進行檢索，將檢索文獻的關鍵詞全部導出作為本文的外文數據；中文數據以中國知網學術期刊網絡出版總庫(CNKI)為數據源，檢索1997—2016年間主題詞為“冰川”的期刊論文并導出全部關鍵詞.

文獻關鍵詞的詞頻使用文獻計量分析軟件Bibexcel統計，將統計出的關鍵詞進行兩兩組合后，統計它們在全部檢索文獻中共同出現的頻次，并生成共詞矩陣.共詞矩陣中每一個元素所代表的是其對應的2個關鍵詞共同出現在同一篇文獻中的次數，因此矩陣的主對角線就表示關鍵詞的詞頻，其余為關鍵詞共現頻次，這樣就可以更加直觀地體現出研究的熱點問題[15-17].在一般的統計結果中，關鍵詞的詞頻都會有較大的差異，這會使共詞矩陣中的數據相差較大，為避免由此產生分析誤差，本文使用Ochiia系數統計指數進行數據處理[18].其計算公式如下：

.

(1)

根據計算處理后的矩陣，通過Ucinet和Netdraw軟件得到高頻關鍵詞的共詞網絡可視圖，通過SPSS軟件中的系統聚類方功能和多維尺度分析功能得到系統聚類冰狀圖、聚類樹狀圖和多維尺度可視化圖譜.

2 統計結果與分析

2.1 國外有關冰川文章逐年發表數量及分析

在WEB OF SCIENCE數據庫WEB OF SCIENCETM核心合集網頁輸入關鍵詞“glacier”，時間選擇1997—2016年，文獻類型設置為Article進行檢索，共檢測出14 869篇文獻，各年的文獻數量如圖1.

圖1 有關冰川文獻數量分布圖Fig.1 Quantitative distribution of glacier literature

由圖1所示，國外關于冰川研究方面的文章在1997—2016年間整體呈上升的趨勢，但存在2種不同增長趨勢的時期：在2007年前呈現波動增長的特點，并且此階段文獻數量增長的幅度相對較小；2007年以后呈穩定增長的特點，并且后10a發文總量是前10a發文總量的2.3倍，由此可以看出，進入21世紀后，相關學者對冰川研究的熱度迅速增長，也從另一個方面反映了冰川研究事業的蓬勃發展.

2.2 高頻關鍵詞及詞頻分析

本文通過Bibexcel軟件統計文獻關鍵詞詞頻，共統計出987個文獻關鍵詞.為了能夠充分反映有關冰川研究的熱點，選取詞頻大于50的關鍵詞進行統計，共計64個.由于不同作者對關鍵詞的表述不同，因此存在多詞同意的現象.為避免由此對分析結果產生的影響，本文將含義相同或相近的關鍵詞進行合并，如“Paleoclimate”和“Palaeoclimate”都是古氣候的意思，即統一用“Paleoclimate”表示.在64個高頻關鍵詞中共合并7個關鍵詞，并除去關鍵詞“glacier”，最后進行統計分析的為56個關鍵詞，結果如表1所示.這56個關鍵詞可以大致反映出近20a來國際有關冰川研究的熱點問題.

表1 國際有關冰川期刊論文中高頻關鍵詞及詞頻

根據表1可以看出，近20 a來關于冰川研究的期刊論文中關鍵詞出現頻次最高的為“Climate change(氣候變化)”，詞頻高達650個，說明關于冰川研究的期刊中關注氣候變化的較多，代表了國際上氣候變化是近年來地理、環境等方面的學者普遍關心的熱點問題；其次，在高頻詞匯中“Holocene(全新世)”在頻次排序中占到了第二位，僅次于“Climate change(氣候變化)”，說明國際上冰川研究的時間領域多集中在全新世期間.全新世是距離現代生活最近的歷史時期，現在所處的自然環境、地質地貌與全新世地質歷史時期關系緊密，所以對全新世期間的探索研究更有助于了解地球的演變規律以及現今氣候、地貌的形成及發展趨勢，這與高頻詞分析的結果更加吻合.

在頻次大于100的22個關鍵詞中，有關具體地點的關鍵詞有7個，分別為“Antarctica (南極洲)”“Svalbard(斯瓦爾巴特群島)”“Arctic(北極)”“Himalaya(喜馬拉雅)”“Tibetan Plateau(青藏高原)”“Alaska(阿拉斯加州)”“Greenland(格陵蘭)”，反映了在冰川的研究中，學者更傾向于聚集在一些具體的典型的高緯度或高海拔山地，相比而言，在那些中低緯度地區并且也存在現代冰川或古冰川遺跡的山地中，這些地區冰川研究的成果相對較少.在56個高頻關鍵詞中，有關地理研究方法的關鍵詞，如“Remote sensing(遙感)”“GIS(地理信息系統)”出現的頻次也很高，代表了國際上專家學者在對冰川進行有關方面研究過程中常采用遙感、GIS等技術方法；隨著全球氣候的變化，對于“Deglaciation(冰川消退)”“Glacier fluctuations(冰川變化)”的研究也逐漸增多，體現人類越來越關注全球環境變化對生產和生活的影響.

此外，本文還根據中國知網(CNKI)統計了國內1997—2016年間發表的主題為“冰川”期刊論文的關鍵詞及詞頻，由于國內關于冰川研究的期刊數量有限，為了使反映出的研究熱點更加貼近實際，本文選出詞頻大于15的關鍵詞，經過同義詞合并后，結果如表2.從中可以看出國內主要研究熱點的關鍵詞與國外大致相同，如“氣候變化”仍為出現次數最高的關鍵詞，同時如“遙感”“南極”“冰川變化”“冰川消融”“第四紀”都出現在高頻關鍵詞中，說明國內的這些研究熱點問題與國際上是同步的.但是從整體來看，國內外研究仍有較大的差異，可以看出國內的高頻關鍵詞中地域類的詞有17個，占了選取關鍵詞的31%，說明國內有關冰川的研究更趨向于地方性，而國外各方面研究比較均衡.從內容上看，國際上的一些高頻關鍵詞并沒有出現在國內中，比如“物質平衡”“古氣候”“自然演替”等，這代表了國內外研究熱點及趨勢的差異.除了上述國內外的關鍵詞，由于詞頻較低并沒有列入其中，但是就目前冰川方面的專家學者所關心的問題，也有些關鍵詞可能將會在今后成為熱點研究問題，例如冰川與氣候構造耦合的機制、古氣候的恢復等.

表2 國內有關冰川期刊論文中高頻關鍵詞及詞頻

2.3 關鍵詞共現可視化分析

根據檢索出文獻中的高頻關鍵詞，一定程度上可以反映有關冰川研究領域中的各個熱點核心問題，但不能表現出它們的內在聯系.為了更加直觀地反映它們的內在聯系，根據前文的共詞矩陣，通過Ucinet軟件繪制高頻關鍵詞的共現網絡可視圖，如圖2所示.

圖2 高頻關鍵詞共現網絡可視圖Fig.2 Network visibility map for the high frequency keywords

高頻關鍵詞共現網絡可視圖是將矩陣數據所反映的情況轉化成更加直觀的網絡圖，圖2中56個高頻關鍵詞之間形成了互相聯系密切的交錯網絡，在同一篇文獻中共同出現的關鍵詞就能夠通過直線聯系在一起，圖中方框的大小表示關鍵詞中心度的強弱.圖中線段的粗細表示2個關鍵詞共同出現頻次的高低，即2個關鍵詞間的密切程度[15].圖2中，“Climate(氣候)”“Glaciation(冰川作用)”“Holocene(全新世)”“Glacier hydrology(冰川水文學)”“Greenland(格陵蘭)”“Ice(冰)”位于共現網絡可視圖的中心位置，構成了研究領域中的主體結構，表明“Climate(氣候)”“Glaciation(冰川作用)”“Holocene(全新世)”“Glacier hydrology(冰川水文學)”“Greenland(格陵蘭)”“Ice(冰)”是冰川研究工作中的熱點方向.同時，例如“Climate(氣候)”—“Deglaciation(冰川消退)”“Geomorphology(地貌學)”—“Ice sheets(冰蓋)”“Little Ice Age(小冰期)”—“Tibetan Plateau(青藏高原)”等兩關鍵詞連線較粗，共現的頻率比較大，說明這些關鍵詞間的聯系是冰川探索工作中的研究熱點及趨勢.

2.4 關鍵詞共詞聚類分析

根據共詞矩陣，運用SPSS軟件對高頻關鍵詞進行系統聚類分析，得到系統聚類冰狀圖(圖3)和聚類樹狀圖(圖4).根據系統聚類分析的結果將上述56個關鍵詞劃分為4個集合，每個集合所包含的關鍵詞如表3.

圖3 有關“冰川”聚類冰狀圖Fig.3 Vertical icicle for the cluster analysis of “glacier”

圖4 有關“冰川”聚類樹狀圖Fig.4 Dendrogram for the cluster analysis of “glacier”

集群關鍵詞群集1Arctic、Svalbard、Permafrost、Rockglacier、Glaciology、Icedynamics、Antarctica、Greenland、Hydrolo-gy、Icesheets、Greenlandicesheet、Precipitation、Temperature、Climatechange、Globalwarming、Alps、Climate、Ice、Snow、Mars、Icecore、TibetanPlateau、Himalaya、Stableisotopes群集2Glaciermapping、Remotesensing、Glacierfluctuations、Glaciermodelling、Mountainglaciers、Glacierhydrology、Massbalance、Energybalance、Ground-penetratingrada、GIS、Glacialerosion群集3Chronosequence、Succession、Alaska、Diatoms、Iceland、LittleIceAge、Holocene、Norway、Lakesedi-ments、Deglaciation群集4NewZealand、Patagonia、Geomorphology、Glaciation、Pleistocene、Quaternary、Glacial、Paleoclimate、LastGlacialMaximum、Moraines、YoungerDryas

圖5 高頻關鍵詞線性擬合散點圖Fig.5 The linear fit of the high frequency keywords

以上關鍵詞形成的四大聚類群體是依據關鍵詞共現頻次進行聚類，每一類內的關鍵詞彼此關系緊密.由表3可以,看出群體1內的關鍵詞數量最多，其主要包括Arctic(北極)、Glaciology(冰川學)、Ice dynamics(冰動力)、Antarctica(南極洲)、Hydrology(水文學)、Precipitation(沉積)、Temperature(氣候)、Global warming (全球變暖)等.經過文獻分析，可以把群集1主要研究方向歸結為冰川變化的主要影響因素以及有關冰川的基本科學原理，這部分研究相對比較細致，研究程度更加深入；群體2研究的內容包括Glacier mapping(冰川測繪)、Remote sensing(遙感)、Ground-penetrating rada(地面探測雷達)、GIS(地理信息系統)、Glacier modelling(冰川模型)、Glacier fluctuations(冰川波動)、Mass balance(物質平衡)、Energy balance(能量平衡)等，主要研究內容為在研究冰川變化中所采用的技術方法；群集3主要研究內容是在時間尺度上如Little Ice Age(小冰期)、Holocene(全新世)、Chronosequence(年代序列)表現冰川的發展情況以及與自然環境變化的關系；群集4內的關鍵詞包括Geomorphology(地貌學)、Pleistocene(更新世)、Quaternary(第四紀)等可以將內容概括為在時間范圍對地貌方面的研究.

2.5 關鍵詞多維尺度分析

多維尺度分析方法顯示的結果相比較系統聚類分析法更能直觀、形象地表現出關鍵詞之間的聚類群體，并且可以結合分析處理數據，使結果更準確.本文通過SPSS系統軟件構建高頻關鍵詞多維尺度可視化圖譜，結果如圖5所示.根據關鍵詞的分布情況可以看出其與系統聚類法的分類結果基本一致.

3 結論與討論

(1)1997—2016年間，國際上“冰川”相關的期刊論文在數量上呈現整體上升趨勢，前10 a增長相對緩慢并且略有起伏，后10 a增長穩定，說明國際上對冰川的研究越來越注重.

(2)根據期刊論文中的高頻關鍵詞可以看出，國際上有關“冰川”的研究熱點為Climate change(氣候變化)、Deglaciation(冰川消退)、Paleoclimate(古氣候)、Succession(自然演替)等，說明通過對冰川來反映環境變化是國際上研究冰川的核心方向；其次,一些地理研究方法也被學者廣泛使用，例如GIS、Remote sensing(遙感)、Ground-penetrating radar(探地雷達)等.

(3)根據系統聚類分析和多維尺度分析的結果可以看出在對冰川的研究過程中，其研究內容分為四大類群集，分別是冰川變化影響因素、冰川研究技術方法、冰川發展與自然環境關系以及冰川地貌的研究.

(4)本文選取累積出現頻次達到50的56個關鍵詞，作為國際上冰川研究的高頻關鍵詞，依據數據而言具有一定的集中性和概括性，但也存在某些頻次較低的關鍵詞所代表的研究領域在今后成為研究熱點的可能.值得注意的是，共詞分析法對學科領域的研究熱點及趨勢的分析，其自身也具有一定的受限性，關鍵詞統計是否完整、相關專業及學科的交叉關系以及作者對于研究成果的認識程度都會影響其結果的準確性，因此應用共詞聚類分析法反映學科研究的現狀及發展趨勢還需要更進一步的深入研究.

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Hotspotsandtrandanalysisofinternationalglacierresearchesinrecent20years

LIULiang,JIRan,ZHANGWei

(College of Urban and Environmental Science, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China)

The glacier is an important process of the surface shape of the forces, through the study of glaciers can provide the basis for the restoration of the paleoenrironmental climate, restore historical environment evolution characteristics, lay the foundation for the future study of the changes of the environment. Therefore it has important scientific significance.In this paper, the international authoritative database website WEB OF SCIENCE and as a data source, retrieval of 1997—2016 years, the subject of the term “glacier” journal papers, and export all keywords，to Chinese How Net CNKI database (CNKI) as the data source, retrieval during 1997—2016 theme words for “glacier” journals and export all keywords, by comparing the differences between domestic and international research keywords focus.The data obtained from the database website WEB OF SCIENCE is generated by Bibexcel to generate the coin matrix of keywords,and according to which the co-word network map is generated by using Ucinet and Netdraw programs,so that the links between the keywords are more intuitive.The data retrieved by SPSS were used for co-word clustering analysis and multidimensional scale analysis.Through the classification of high frequency keywords to explore the hot research issues and key research directions of glacier internationally.Objective assessment of the overview of glacier research for reference for the research of glacier in future.

glacier;keywords;word frequency;co-word cluster analysis;multidimensional scaling analysis

K903

A

2017-09-08

國家自然科學基金資助項目(41671005;41501068;41271093;41230743);遼寧教育廳科學研究一般項目(L2015288)

劉亮(1985-),男,遼寧錦州人,遼寧師范大學講師,博士.E-mail:liuliangdm@126.com;

紀然(1991-),女,遼寧朝陽人,遼寧師范大學碩士研究生.E-mail:jiranln@163.com.

*共同第一作者

1000-1735(2017)04-0525-08

10.11679/lsxblk2017040525