城市气象学状况与热点讨论

城市化程度是衡量一个国家或地区经济、社会、科技水平的重要标志。然而随着城市化的发展而引起的负面影响却越来越严重。城市人口的增加和人类的生产生活活动不断地改变着城市下垫面状况及城市边界层的动力、热力交换，进而影响并改变城市区域气候。因此城市气象的研究受到了国内外科学家的广泛关注。我国对城市气象的研究起于20世纪80年代。目前，关于城市气象学研究的综述性文章通常采用定性的方法进行概览型的介绍，归纳、总结的主观性较强，准确度不高。因此，有必要从新的角度，采用新方法对城市气象领域的研究热点及动态进行定量探究，为城市气象学研究的深入提供参考。

1资料与方法

1.1资料来源

中国学术期刊网络出版总库（以下简称CNKI）是目前世界上最大的连续动态更新的中国期刊全文数据库，是我国学术期刊文献的权威性检索工具[1]。本研究选择1981—2010年CNKI为数据源，以城市气象学全部文献为研究对象进行研究。

1.2研究方法

CNKI提供了多种检索途径。其中，篇名和关键词途径检索能满足绝大部分检索需要且检准率相对较高[2]。对本次检索而言，城市气象所涉及的交叉学科众多，且相关研究起步较晚，从20世纪80年代开始才有了正式研究，迄今为止发文量较少。因此，从确保检全率和检准率考虑，本研究选取关键词检索途径来对城市气象学相关文献进行检索。首先进入CNKI，设定检索时间为1981—2010年，检索式为“主题=城市气象”，选择“模糊”。然后在得到的搜索结果中排除非论文（例如会议记录、短讯、学术动态等）及与城市气象不相关的论文，得到一个最终搜索结果。以上述结果为基础资料，对历年论文、作者、高频关键词等进行统计，并将1981—2010年分为三个时段，每10年为一个时段，对每个时段的高频关键词进行统计与分析，绘制知识图谱，最后得出结论。基于关键词的共现分析原理[4]，本研究采用社会网络分析方法[3]，以社会网络分析软件Ucinet及BICOMB软件为工具，制作知识图谱并对各项特征值进行测量分析。2结果与分析2.1论文数量逐年变化特征分析经初步检索，1981—2010年CNKI所收录的城市气象学相关文献为3394篇，经过筛选，去掉其中的非论文、低相关度论文和重复论文后得到研究论文2381篇。论文数量逐年变化见图1。从图1中可以看出，城市气象学相关研究论文数量是逐年递增的，尤其是2000年以后呈迅速增加的趋势。前十年是萌芽阶段，论文数量较少；中间十年为缓慢发展阶段，论文数量逐渐增加；到后十年，为快速发展阶段，数量迅速增加。论文数量的变化趋势表明了城市气象学这门学科正在快速的发展，对其重视程度也越来越高。

2.2论文作者分布

在2381篇城市气象学研究论文中，共有4870位作者，论文数量在9篇以上共有26位。其中，南京大学大气科学学院的蒋维楣38篇，排第一，中国科学院大气物理研究所的胡非次之，30篇，他们是城市气象领域具有代表性的高产作者。

2.3关键词共现社会网络分析

关键词是论文主题的浓缩，能够直接反映出论文的主要内容。而相关文献的各关键词之间相互具有着内在的联系，一般来说关键词在同一篇文献中出现的次数越多，代表这两个主题的关系越密切[5]。共现文章数量越多，这类关键词“距离”就越近，被关注的程度也越大，即说明这类关键词是目前研究的热点；如果这类关键词词频不断攀升则说明这是未来的研究趋势；如果两个关键词从未组合在一起，则可能是目前研究的空白[6]。因此，利用BICOMB软件输出高频关键词共现矩阵，再将二值矩阵的关键词共现数据转化为关键词共现知识图谱，并从网络图的中心度角度展开分析与探讨。

2.3.1高频关键词共现知识图谱

三个时段城市气象高频关键词的共现网络图分别见图2、图3、图4，图中的线条越粗代表共现次数越多，圆点越大代表词频越高。从图2中可以看出，1981—1990年间城市气象的研究热点是大气污染，与大气污染有关的大气污染物、污染物浓度等，都是重点关键词。另外城市热岛是另一大研究热点，尤其是对城市热岛现象及热岛强度的研究。城市大气逆温也是一个重点研究方面，逆温强度、辐射逆温等均是该方面的重点关键词。从图3中可以看出，与1981—1990年比较，1991—2000年城市气象研究的主题范围有所扩大，城市气象灾害研究的文章逐渐增多，包括城市火险、酸雨、雾（平流雾、辐射雾）、城市防洪等，气象服务方面的研究也开始受到人们的重视。另外，数值模拟在城市气象研究方面也开始发挥作用。从图中还可看出，城市气象灾害和城市气候研究是这十年研究的热点，对城市热岛的研究依然占有十分重要的地位，大气污染的研究热度虽然不如前十年，但仍然受到人们的重视。从图4中可以看出，与前20年相比，无论从涉及的主题范围还是从关键词之间的共现网络方面都更加复杂。RS和GIS在城市气象方面的应用逐渐受到人们重视。而在大气污染研究方面，PM2.5、PM10、SO2、O3等的探究越来越多。城市气象灾害方面，对沙尘天气的研究日益增加。城市气象服务方面，人体舒适度的研究开始受到重视。空气质量、气象灾害、城市热岛成为2000—2010年城市气象的研究热点。

2.3.2高频关键词中心性分析

中心性是社会网络分析的重点之一，个人或组织在社会网络中处于什么样的中心地位或者具有什么样的权力是分析的主要内容之一[7]。比较常用的中心性指标包括度值中心度、中间中心度和接近中心度。度值中心度利用网络中某个节点与网络图中直接连接的节点个数来度量该节点的中心性。本研究中的度值中心度则反映了关键词之间的共现关系，共现频率越高，度值中心度就越大，说明这些是该研究领域的研究热点。中间中心度通过某个节点处与其他节点对最短路径的条数来衡量该节点对资源的控制能力。即反映某个关键词对出现在同一篇文章中的其他关键词的影响力，中间中心度越高，其影响能力也就越大。接近中心度用来衡量节点之间的亲近程度，反映关键词共现的可能性，接近中心度越大说明越不容易与其他关键词出现在同一篇文章中[7]。有时，接近中心度测量的结果没有中间中心度测量的结果精确[7]，而经分析，本研究中三个时段内各高频关键词的中间中心度均很小，故仅选取度值中心度进行分析。1981—1990、1991—2000、2001—2010三个时段中高频关键词度值中心度统计结果见表1、表2、表3。

从表1中可以看出，大气污染、大气污染物、气象条件、污染物浓度、风速、城市热岛等关键词度值中心度最高，是1981—1990年城市气象研究热点。另外，期间城市气象关键词共现网络的整体中心势很小，为6.00%，说明整个网络的集中程度差，较为分散。表2显示，气象条件、气象灾害、城市气候、城市热岛、酸雨、大气污染等关键词度值中心度最大，表明它们在整个网络中占有重要地位，是1991—2000年的研究热点。期间共现网络的整体中心势也很小，为4.31%，说明整个网络的集中程度也很差。

从表3中可以看出，空气质量、城市化、气象条件、暴雨、城市热岛、气象灾害、PM2.5和PM10、大气污染等关键词的度值中心度较高，是2001—2010年间的研究热点。期间共现网络的整体中心势同样很小，为3.76%，说明整个网络也很分散。

对比表1、表2、表3发现，大气污染、城市热岛一直是城市气象学研究的热点，1991年后气象灾害方面的研究逐渐受到重视并成为热门的研究方向。三个时段关键词共现网络图的整体中心势都很小，可能是由于城市气象学多为跨领域多学科交叉研究，研究内容较分散，从而导致网络图的中心性不强。

3结论

本研究通过对城市气象相关论文的数量、作者进行统计分析，以及绘制关键词共现知识图谱并对其中心性进行分析，得出以下主要结论。

（1）近30年来，城市气象方面的相关研究逐步增加。1981—1990年为城市气象学研究的萌芽阶段；1991—2000年为缓慢发阶段；2001—2010年为快速发展阶段，并有进一步快速发展的趋势。蒋维楣、胡非等人是城市气象研究的高产作者，对城市气象研究起着领军作用。

（2）大气污染、城市热岛一直是城市气象学研究的热点主题。1991年后气象灾害研究逐渐受到重视并成为热门的研究方向，包括酸雨、城市火险、城市雾（平流雾、辐射雾）、城市暴雨等。近10年大气污染方面的研究进一步深化，加强了SO2、O3、PM2.5、PM10等对城市大气污染的研究，沙尘天气灾害研究有所加强。城市气象服务研究在1991—2000年间开始受到重视，近十年“人体舒适度”研究进一步加强。

（3）近10年来，数值模拟方法在城市气象研究方面逐步加强，RS和GIS技术在城市气象研究方面的应用越来越广泛。此外，关键词共现网络图的整体中心势都很小，表明城市气象学多为跨领域多学科交叉研究。而三个时段关键词共现网络图中心势逐渐降低，说明城市气象学的研究范围越来越广，涉及的交叉学科越来越多，在社会生活各个方面的应用也越来越受到重视。