刘 亮, 纪 然， 张 威

(辽宁师范大学 城市与环境学院，辽宁 大连 116029)

近20 a国际冰川研究热点及趋势分析

刘 亮*, 纪 然*， 张 威

(辽宁师范大学 城市与环境学院，辽宁 大连 116029)

冰川是地表形态塑造过程中重要的外营力，通过对冰川的研究可以为恢复古环境气候提供依据，还原历史环境演变特征，为今后环境变化的研究奠定基础，因此具有重要的科学意义.以国际较权威的数据库网站WEB OF SCIENCE作为数据源，检索1997—2016年间主题词为“glacier”的期刊论文并导出全部关键词，以中国知网学术期刊网络出版总库(CNKI)为数据源，检索1997—2016年间主题词为“冰川”的期刊论文并导出全部关键词，通过对关键词的对比得出国内外研究重点的差异.将从数据库网站WEB OF SCIENCE中得到的数据通过Bibexcel软件生成关键词的共词矩阵，再根据共词矩阵通过Ucinet和Netdraw软件生成共词网络可视图，使关键词之间的联系更加直观.利用SPSS软件将检索的数据进行共词聚类分析以及多维尺度分析，通过对高频关键词的分类，探讨国际上冰川研究的热点问题以及重点研究方向，客观地评价有关冰川研究的概况，为今后有关冰川的研究提供参考.

冰川；关键词；词频；共词聚类分析；多维尺度分析

冰川不仅是重要的淡水资源，同时敏锐地反映气候变化，对生态环境建设具有重要影响，与人类的生存环境密切相关[1].冰川的大规模进退，可以改变地貌，同时引起一系列的地质作用，例如地壳均衡调整，使海平面发生变化，改造水系和水文条件，引起生物的灭绝和变迁，从而改变整个地球的环境[2-4].通过对冰川活动的研究，能够得到地壳运动、生物环境变化等诸多信息.近年来，关于冰川方面的研究不断增多，但多数文章是基于某一区域的具体位置进行研究分析，很少有从国际整体发表的学术成果上表现有关冰川的研究现状以及发展趋势，本文根据数据库网站WEB OF SCIENCE和《中国知网学术期刊网络出版总库》(CNKI)中的文献资料，运用共词分析法分析国际上有关于冰川研究的热点领域及发展方向，总结现代研究情况，为今后有关冰川的进一步研究提供参考及方向.

文献计量法是一种定量的分析方法，研究对象为文献的外部特征，应用数学与统计学对某一学科领域的研究现状与发展趋势进行描述[5].它是数学及统计学在应用于图书情报领域时逐渐发展起来的，因此数学与统计学为该方法的理论基础，其研究对象是文献的各种外部特征，例如作者、关键词、文摘、引文等，通过文献的外部特征研究其分布、变化规律以及数量关系等.自该方法提出以来，受到国内外大批学者的青睐，并将其应用于各个学科领域[6].我国学者对文献计量学方法也进行了深层次的研究和探索，随着30多年的不断发展，文献计量分析方法在理论、实践和应用上已日趋成熟[7-8].

共词分析法属于内容分析法的一种，随着期刊数量的增长，各学科研究方向的增多，并且对于现代文献数量呈爆炸式增长的特点，传统的文献检索方式由于缺乏文献内容间的联系，难以在准确率与全面率取得平衡，因此传统的信息组织检索方式已经不能满足学者的需求，共词分析方法的出现可以很好地解决这一问题.它的原理是统计每2个词组同时出现在一篇文献中的次数，如果2个词共同出现的次数高，说明2个词的相关性较强，这2个词所代表的研究领域或者热点关系越近.此外，根据统计的两词共现结果进行聚类分析，便可以得到这些词所代表的学科和主题的结构变化，因此共词聚类分析方法不仅可以反映文献内容，还可以反映文献间的内容联系，更加全面准确地分析学科领域的研究状况[9-14].

1 数据来源及研究方法

外文数据来源于WEB OF SCIENCE数据库中WEB OF SCIENCETM核心合集，输入关键词“glacier”，时间选择1997—2016年，文献类型设置为Article进行检索，将检索文献的关键词全部导出作为本文的外文数据；中文数据以中国知网学术期刊网络出版总库(CNKI)为数据源，检索1997—2016年间主题词为“冰川”的期刊论文并导出全部关键词.

文献关键词的词频使用文献计量分析软件Bibexcel统计，将统计出的关键词进行两两组合后，统计它们在全部检索文献中共同出现的频次，并生成共词矩阵.共词矩阵中每一个元素所代表的是其对应的2个关键词共同出现在同一篇文献中的次数，因此矩阵的主对角线就表示关键词的词频，其余为关键词共现频次，这样就可以更加直观地体现出研究的热点问题[15-17].在一般的统计结果中，关键词的词频都会有较大的差异，这会使共词矩阵中的数据相差较大，为避免由此产生分析误差，本文使用Ochiia系数统计指数进行数据处理[18].其计算公式如下：

.

(1)

根据计算处理后的矩阵，通过Ucinet和Netdraw软件得到高频关键词的共词网络可视图，通过SPSS软件中的系统聚类方功能和多维尺度分析功能得到系统聚类冰状图、聚类树状图和多维尺度可视化图谱.

2 统计结果与分析

2.1 国外有关冰川文章逐年发表数量及分析

在WEB OF SCIENCE数据库WEB OF SCIENCETM核心合集网页输入关键词“glacier”，时间选择1997—2016年，文献类型设置为Article进行检索，共检测出14 869篇文献，各年的文献数量如图1.

图1 有关冰川文献数量分布图Fig.1 Quantitative distribution of glacier literature

由图1所示，国外关于冰川研究方面的文章在1997—2016年间整体呈上升的趋势，但存在2种不同增长趋势的时期：在2007年前呈现波动增长的特点，并且此阶段文献数量增长的幅度相对较小；2007年以后呈稳定增长的特点，并且后10a发文总量是前10a发文总量的2.3倍，由此可以看出，进入21世纪后，相关学者对冰川研究的热度迅速增长，也从另一个方面反映了冰川研究事业的蓬勃发展.

2.2 高频关键词及词频分析

本文通过Bibexcel软件统计文献关键词词频，共统计出987个文献关键词.为了能够充分反映有关冰川研究的热点，选取词频大于50的关键词进行统计，共计64个.由于不同作者对关键词的表述不同，因此存在多词同意的现象.为避免由此对分析结果产生的影响，本文将含义相同或相近的关键词进行合并，如“Paleoclimate”和“Palaeoclimate”都是古气候的意思，即统一用“Paleoclimate”表示.在64个高频关键词中共合并7个关键词，并除去关键词“glacier”，最后进行统计分析的为56个关键词，结果如表1所示.这56个关键词可以大致反映出近20a来国际有关冰川研究的热点问题.

表1 国际有关冰川期刊论文中高频关键词及词频

根据表1可以看出，近20 a来关于冰川研究的期刊论文中关键词出现频次最高的为“Climate change(气候变化)”，词频高达650个，说明关于冰川研究的期刊中关注气候变化的较多，代表了国际上气候变化是近年来地理、环境等方面的学者普遍关心的热点问题；其次，在高频词汇中“Holocene(全新世)”在频次排序中占到了第二位，仅次于“Climate change(气候变化)”，说明国际上冰川研究的时间领域多集中在全新世期间.全新世是距离现代生活最近的历史时期，现在所处的自然环境、地质地貌与全新世地质历史时期关系紧密，所以对全新世期间的探索研究更有助于了解地球的演变规律以及现今气候、地貌的形成及发展趋势，这与高频词分析的结果更加吻合.

在频次大于100的22个关键词中，有关具体地点的关键词有7个，分别为“Antarctica (南极洲)”“Svalbard(斯瓦尔巴特群岛)”“Arctic(北极)”“Himalaya(喜马拉雅)”“Tibetan Plateau(青藏高原)”“Alaska(阿拉斯加州)”“Greenland(格陵兰)”，反映了在冰川的研究中，学者更倾向于聚集在一些具体的典型的高纬度或高海拔山地，相比而言，在那些中低纬度地区并且也存在现代冰川或古冰川遗迹的山地中，这些地区冰川研究的成果相对较少.在56个高频关键词中，有关地理研究方法的关键词，如“Remote sensing(遥感)”“GIS(地理信息系统)”出现的频次也很高，代表了国际上专家学者在对冰川进行有关方面研究过程中常采用遥感、GIS等技术方法；随着全球气候的变化，对于“Deglaciation(冰川消退)”“Glacier fluctuations(冰川变化)”的研究也逐渐增多，体现人类越来越关注全球环境变化对生产和生活的影响.

此外，本文还根据中国知网(CNKI)统计了国内1997—2016年间发表的主题为“冰川”期刊论文的关键词及词频，由于国内关于冰川研究的期刊数量有限，为了使反映出的研究热点更加贴近实际，本文选出词频大于15的关键词，经过同义词合并后，结果如表2.从中可以看出国内主要研究热点的关键词与国外大致相同，如“气候变化”仍为出现次数最高的关键词，同时如“遥感”“南极”“冰川变化”“冰川消融”“第四纪”都出现在高频关键词中，说明国内的这些研究热点问题与国际上是同步的.但是从整体来看，国内外研究仍有较大的差异，可以看出国内的高频关键词中地域类的词有17个，占了选取关键词的31%，说明国内有关冰川的研究更趋向于地方性，而国外各方面研究比较均衡.从内容上看，国际上的一些高频关键词并没有出现在国内中，比如“物质平衡”“古气候”“自然演替”等，这代表了国内外研究热点及趋势的差异.除了上述国内外的关键词，由于词频较低并没有列入其中，但是就目前冰川方面的专家学者所关心的问题，也有些关键词可能将会在今后成为热点研究问题，例如冰川与气候构造耦合的机制、古气候的恢复等.

表2 国内有关冰川期刊论文中高频关键词及词频

2.3 关键词共现可视化分析

根据检索出文献中的高频关键词，一定程度上可以反映有关冰川研究领域中的各个热点核心问题，但不能表现出它们的内在联系.为了更加直观地反映它们的内在联系，根据前文的共词矩阵，通过Ucinet软件绘制高频关键词的共现网络可视图，如图2所示.

图2 高频关键词共现网络可视图Fig.2 Network visibility map for the high frequency keywords

高频关键词共现网络可视图是将矩阵数据所反映的情况转化成更加直观的网络图，图2中56个高频关键词之间形成了互相联系密切的交错网络，在同一篇文献中共同出现的关键词就能够通过直线联系在一起，图中方框的大小表示关键词中心度的强弱.图中线段的粗细表示2个关键词共同出现频次的高低，即2个关键词间的密切程度[15].图2中，“Climate(气候)”“Glaciation(冰川作用)”“Holocene(全新世)”“Glacier hydrology(冰川水文学)”“Greenland(格陵兰)”“Ice(冰)”位于共现网络可视图的中心位置，构成了研究领域中的主体结构，表明“Climate(气候)”“Glaciation(冰川作用)”“Holocene(全新世)”“Glacier hydrology(冰川水文学)”“Greenland(格陵兰)”“Ice(冰)”是冰川研究工作中的热点方向.同时，例如“Climate(气候)”—“Deglaciation(冰川消退)”“Geomorphology(地貌学)”—“Ice sheets(冰盖)”“Little Ice Age(小冰期)”—“Tibetan Plateau(青藏高原)”等两关键词连线较粗，共现的频率比较大，说明这些关键词间的联系是冰川探索工作中的研究热点及趋势.

2.4 关键词共词聚类分析

根据共词矩阵，运用SPSS软件对高频关键词进行系统聚类分析，得到系统聚类冰状图(图3)和聚类树状图(图4).根据系统聚类分析的结果将上述56个关键词划分为4个集合，每个集合所包含的关键词如表3.

图3 有关“冰川”聚类冰状图Fig.3 Vertical icicle for the cluster analysis of “glacier”

图4 有关“冰川”聚类树状图Fig.4 Dendrogram for the cluster analysis of “glacier”

集群关键词群集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

图5 高频关键词线性拟合散点图Fig.5 The linear fit of the high frequency keywords

以上关键词形成的四大聚类群体是依据关键词共现频次进行聚类，每一类内的关键词彼此关系紧密.由表3可以,看出群体1内的关键词数量最多，其主要包括Arctic(北极)、Glaciology(冰川学)、Ice dynamics(冰动力)、Antarctica(南极洲)、Hydrology(水文学)、Precipitation(沉积)、Temperature(气候)、Global warming (全球变暖)等.经过文献分析，可以把群集1主要研究方向归结为冰川变化的主要影响因素以及有关冰川的基本科学原理，这部分研究相对比较细致，研究程度更加深入；群体2研究的内容包括Glacier mapping(冰川测绘)、Remote sensing(遥感)、Ground-penetrating rada(地面探测雷达)、GIS(地理信息系统)、Glacier modelling(冰川模型)、Glacier fluctuations(冰川波动)、Mass balance(物质平衡)、Energy balance(能量平衡)等，主要研究内容为在研究冰川变化中所采用的技术方法；群集3主要研究内容是在时间尺度上如Little Ice Age(小冰期)、Holocene(全新世)、Chronosequence(年代序列)表现冰川的发展情况以及与自然环境变化的关系；群集4内的关键词包括Geomorphology(地貌学)、Pleistocene(更新世)、Quaternary(第四纪)等可以将内容概括为在时间范围对地貌方面的研究.

2.5 关键词多维尺度分析

多维尺度分析方法显示的结果相比较系统聚类分析法更能直观、形象地表现出关键词之间的聚类群体，并且可以结合分析处理数据，使结果更准确.本文通过SPSS系统软件构建高频关键词多维尺度可视化图谱，结果如图5所示.根据关键词的分布情况可以看出其与系统聚类法的分类结果基本一致.

3 结论与讨论

(1)1997—2016年间，国际上“冰川”相关的期刊论文在数量上呈现整体上升趋势，前10 a增长相对缓慢并且略有起伏，后10 a增长稳定，说明国际上对冰川的研究越来越注重.

(2)根据期刊论文中的高频关键词可以看出，国际上有关“冰川”的研究热点为Climate change(气候变化)、Deglaciation(冰川消退)、Paleoclimate(古气候)、Succession(自然演替)等，说明通过对冰川来反映环境变化是国际上研究冰川的核心方向；其次,一些地理研究方法也被学者广泛使用，例如GIS、Remote sensing(遥感)、Ground-penetrating radar(探地雷达)等.

(3)根据系统聚类分析和多维尺度分析的结果可以看出在对冰川的研究过程中，其研究内容分为四大类群集，分别是冰川变化影响因素、冰川研究技术方法、冰川发展与自然环境关系以及冰川地貌的研究.

(4)本文选取累积出现频次达到50的56个关键词，作为国际上冰川研究的高频关键词，依据数据而言具有一定的集中性和概括性，但也存在某些频次较低的关键词所代表的研究领域在今后成为研究热点的可能.值得注意的是，共词分析法对学科领域的研究热点及趋势的分析，其自身也具有一定的受限性，关键词统计是否完整、相关专业及学科的交叉关系以及作者对于研究成果的认识程度都会影响其结果的准确性，因此应用共词聚类分析法反映学科研究的现状及发展趋势还需要更进一步的深入研究.

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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

国家自然科学基金资助项目(41671005;41501068;41271093;41230743);辽宁教育厅科学研究一般项目(L2015288)

刘亮(1985-),男,辽宁锦州人,辽宁师范大学讲师,博士.E-mail:liuliangdm@126.com;

纪然(1991-),女,辽宁朝阳人,辽宁师范大学硕士研究生.E-mail:jiranln@163.com.

*共同第一作者

1000-1735(2017)04-0525-08

10.11679/lsxblk2017040525