国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读：D0513 气候变化及影响与应对

张强 洪朝鹏 曹龙

1 清华大学地球系统科学系, 北京 100084

2 清华大学深圳国际研究生院, 深圳 518055

3 浙江大学地球科学学院, 杭州 310058

1 引言

近年来，国家自然科学基金委员会（简称“自然科学基金委”）积极推进新时代科学基金改革，实施多项改革措施助力于学科布局优化（李静海,2018, 2020; 国家自然科学基金委员会, 2019）。地球科学部地球科学五处——大气科学学科（简称“大气学科”）积极响应自然科学基金委的改革号召，调整了申请代码设置方案，基于“分支学科”“支撑技术”和“发展领域”三个板块设置了15个二级申请代码，并在此基础上形成了从“代码”到“研究方向”再到“关键词”的完整信息链条（刘哲等, 2020）。新申请代码设置方案于2020 年开始推行，并在之后的实施过程中进行修正，不断进行优化和完善（何建军等, 2021; 国家自然科学基金委员会, 2022; 周圻, 2022）。

基金申请代码、研究方向和关键词直接面向基金项目的申请和评审，是智能指派匹配评审专家的重要依据，同时对学科布局与发展起到了导向性作用。本文针对自然科学基金委大气学科二级申请代码D0513“气候变化及影响与应对”的下设研究方向和关键词进行解读，旨在帮助相关领域科研人员顺利申报基金项目、把握学科动态趋势，共同致力于“气候变化及影响与应对”领域的发展，服务于国家发展战略需求。

2 申请代码内涵与研究方向整体框架

气候变化是当前大气学科研究的热点和前沿问题。目前，全球气候系统正经历以变暖为显著特征的变化。应对全球气候变化、防范极端天气气候灾害已成为21 世纪国际社会共同面临的重大挑战。当前国际上气候变化领域的相关研究十分活跃，涵盖了气候变化的自然科学基础、气候变化的影响、适应和脆弱性、气候变化的减缓等方面。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）定期组织对全球气候变化进行科学评估，为政策决策者提供全球科学界对气候变化科学的最新认知（IPCC, 2021）。IPCC的历次评估报告强化了人类活动影响全球气候的科学认识。有越来越多的证据表明气候变化已经对生态系统、水资源、农业、人类健康、社会经济等领域造成了广泛而深刻的影响。要将全球温升控制在2°C 以内，世界各国需迅速加强气候减缓行动。气候变化及其影响与应对已成为涉及环境、地学、政治、经济、科技等多学科领域的综合性重大战略问题，同时是国际社会普遍关注的重要议题（钟永光等, 2012）。我国政府高度重视气候变化问题，并积极推进气候变化应对国家战略，确立了2030年前碳达峰、2060 年前碳中和的宏伟目标，为全球气候变化应对贡献中国力量。自然科学基金委作为支持基础研究的重要机构，为我国气候变化领域的相关研究提供了坚实的支持（刘哲等, 2021）。

2020 年度自然科学基金委大气学科申请代码设置方案对气候相关申请代码进行了调整，将旧版申请代码中的“人类活动与气候变化”融入到D0502“气候与气候系统”和D0513“气候变化及影响与应对”（刘哲等, 2020）。其中，“气候与气候系统”归于“分支学科”板块，侧重自然科学基础理论研究；“气候变化及影响与应对”则纳入“发展领域”板块，利用大气科学知识和理论服务国家经济发展重大需求，促进基础研究和应用研究之间的有机融合。这一调整将“气候变化及影响与应对”作为面向国家重大需求，拟重点发展的前沿领域，成为大气学科“发展领域”板块的三大代码方向之一。“气候变化及影响与应对”引导科学家在研究气候变化问题的同时，重视与社会科学的交叉，注重气候变化的社会、经济影响与效应，积极思考气候变化的应对措施，进而服务于人类社会发展中的减灾防灾战略，为国家和全球可持续发展提供重要科学支撑（刘哲等, 2020）。

“气候变化及影响与应对”领域重点研究气候系统与气候变化的基本特征、演变机理及其预测问题，为制定气候变化减缓和适应措施提供科学支撑。根据覆盖领域的主要科学问题，将其分为五大研究方向：（1）气候变化信号的检测和归因；（2）气候变化预估；（3）气候变化的影响与适应；（4）气候变化减缓；（5）极端天气气候事件风险、防范与应对（见图1）。这五个研究方向涵盖了“气候变化及影响与应对”中的各个环节，环环相扣，层次分明，体现了科学性和包容性。

图1 自然科学基金委大气学科二级申请代码D0513“气候变化及影响与应对”研究方向整体框架示意图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

具体而言，研究方向1（气候变化信号的检测和归因）利用观测资料和模式模拟数据，揭示并量化人类活动对气候平均态变化以及各类极端事件变化的影响及贡献，加深对气候变化驱动因子的理解，为制定应对气候变化的措施提供科学依据。研究方向2（气候变化预估）基于排放情景和数值模拟，预估未来不同时间尺度下平均气候和极端天气气候的变化，为决策者制定合理的社会经济发展规划、应对气候变化提供科学依据。研究方向3（气候变化的影响与适应）利用观测、统计和数值模拟等手段，定量评估气候变化对极端事件、陆面生态水文、人类活动及多圈层相互作用等影响，以及生态环境和人类活动对气候变化的被动与主动适应性，为理解、把握和有效应对气候变化的影响提供科学支撑。研究方向4（气候变化减缓）基于排放清单数据和综合评价模型，量化未来各种情景下的排放路径、减排措施和潜力、减排成本及协同效益，为实现温控和可持续发展目标的政策制定提供科学依据。研究方向5（极端天气气候事件风险、防范与应对）基于观测资料和数值模型，定量评估极端天气气候事件的风险，研发风险防范和应对关键技术，为防灾减灾提供科学支撑。

3 关键词设置的解读

在“气候变化及影响与应对”的五个研究方向中，每个方向均设置了20 个左右的关键词（如表1所示）。下面对每个研究方向关键词的具体设置进行介绍。

表1 D0513“气候变化及影响与应对”二级申请代码下设研究方向与关键词Table 1 Research directions and keywords of the secondary application code D0513, “Climate Change, Its Impacts and Countermeasures”

研究方向1——气候变化信号的检测和归因。该方向主要研究人类活动对气候变化各要素的影响及贡献率，加深对气候变化驱动因子的理解。按照研究对象、科学问题和研究手段设置了三类关键词。其中，研究对象涵盖了观测事实、全球变暖、极端天气气候事件的变化等气候要素变化，以及外强迫、人类活动、气候系统内部变率等可归因对象。在科学问题方面，设立了针对不同对象和过程归因的关键词（如趋势归因、个例归因、动力—热力过程归因、影响归因、不同时—空尺度现象的归因分析等），以及人类活动、城市化、可检测性、可归因贡献、不确定性来源、预估约束等关键词。在研究手段方面，设立了气候模拟、检测归因方法等关键词。

研究方向2——气候变化预估。该方向重点关注未来不同时间尺度下平均气候、极端天气气候和气候异常的变化及其预估。按照研究对象、科学问题和研究手段分为三类关键词。其中，研究对象既包括气候变化、温度、降水、海平面、台风、水资源、极端天气气候事件等预估对象，还包括十年尺度、百年尺度等时间尺度。科学问题部分则主要包括排放情景、城市化、碳循环、陆面过程、气候敏感度及反馈、气候—社会经济耦合、预估、预估不确定性等关键词。研究手段主要包括地球系统模式、高精度模式等数值模式，以及区域降尺度、多模式集合等模拟技术，以及监测预警等手段。

研究方向 3——气候变化的影响与适应。该方向重点研究气候变化对极端事件、陆面生态水文、人类活动及多圈层相互作用等影响，以及生态环境和人类活动对气候变化的被动与主动适应性。按照研究对象和科学问题划分为两类关键词。其中，研究对象包括气候变化、极端天气、干旱与强降水、极端气候等天气气候要素，健康风险、粮食安全等风险安全要素，以及大气污染、生态系统、水循环、碳氮循环、冰冻圈、陆面过程、水资源等多圈层要素。在科学问题方面，设立了影响与风险预估、城市化、土地利用、多圈层相互作用、环境响应、有序适应、可持续发展等关键词。

研究方向 4——气候变化减缓。该方向重点研究未来各种情景下的排放路径、减排潜力、减排成本及协同效益，为实现温控和可持续发展目标的政策制定提供科学依据。按照研究对象、科学问题以及研究手段设立了三类关键词。研究对象包括气候变化、碳达峰、碳中和、锁定排放、净零排放、可持续发展目标、温升控制目标等各类控制目标，气候政策、减排路径、能源与结构转型等减缓政策与路径，以及碳捕集/移除、负排放技术、地球工程等减缓技术。在科学问题方面，涵盖了与减排成本效益相关的关键词（如减排潜力、减排成本等），以及体现多目标控制的关键词（如协同治理、协同效益等）。在研究手段方面，主要包括综合评估模型、气候系统模式、大气化学传输模型等常用模型，以及情景分析、成本效益分析、碳足迹分析等分析手段。

研究方向 5——极端天气气候事件风险、防范与应对。该方向重点关注极端天气气候事件的风险评估，风险防范和应对关键技术的开发，为防灾减灾提供科学支撑。按照研究对象、科学问题以及研究手段分为三类关键词。其中，研究对象部分主要包括各类极端天气气候事件（如热浪、极寒、极端降水、洪涝、干旱、台风、极端温度、强对流天气等）。在科学问题方面，设立了风险相关的关键词（如风险应对、风险预估、风险预测等），以及灾害性天气防范、极端天气预警等防灾减灾关键词。研究手段部分的关键词包括常规的灾害系统模型和灾害评估模型，也包括大数据方法等新兴技术。

4 基于文献计量学的关键词分析

上文介绍了各研究方向并梳理了对应的关键词，为增进申请人对D0513 领域研究动态和发展趋势的理解，下面基于文献计量学对各方向下设关键词做进一步的统计分析。基于Web of Science 核心合集，本文对研究领域（Research Areas）属于大气科学（Meteorology Atmospheric Sciences）、且涉及D0513 申请代码下设关键词的相关文章发表情况进行了统计，分析了各关键词最近20 年的文章发表数量（关键词频率）、最近5 年发文在20 年总量中的占比（近5 年占比），以及国内学者发文在全球总量中的占比（见图2）。结果表明，D0513 各研究方向下设关键词的近5 年发文在20年总量中的占比均超过25%（相当于5 年占20 年的百分比），整体平均的近5 年占比超过45%，反映出气候变化领域研究处于快速增长的态势。

图2 基于 Web of Science 核心合集检索的D0513“气候变化及影响与应对”下设研究方向关键词频率统计：最近20 年（2002～2021 年）相关文章数量、近5 年（2017～2021 年）发文在20 年总量中的占比、以及近5 年国内学者发文在全球总量中的占比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（气候变化信号的检测和归因）中使用频次较高的关键词有：气候模拟、全球变暖、人类活动、城市化、不确定性来源、极端天气气候事件的变化等。城市化和影响归因等关键词的近5年占比相对较高（接近甚至超过60%），中国学者使用比例较高。“极端天气气候事件的变化”的近5 年占比同样较高，但国内占比相对较低，表明仍需加强这一热点领域的国内研究。“观测事实”的近5 年占比相对较低，国内占比也较低，说明这类基础研究相对成熟而发展平稳。

研究方向2（气候变化预估）中使用频次较高的有：温度、气候变化、降水、水资源、海平面、碳循环、陆面过程和预估等。陆面过程、预估、地球系统模式、城市化、极端天气气候事件等关键词的近5 年占比接近甚至超过了50%。其中，陆面过程和城市化等关键词中国学者使用比例较高，预估和极端天气气候事件等关键词中国学者使用比例较低。

研究方向3（气候变化的影响与适应）的高频词包括气候变化、水资源、土地利用、大气污染、生态系统和环境响应等。极端天气、可持续发展、城市化、粮食安全等关键词的近5 年占比相对较高，其中“城市化”的国内占比接近40%。此外，大气污染等关键词国内学者的占比也相对较高，反映了国内近年来对于大气污染防治的关注度较高，同时大气污染与气候变化相互作用与协同治理也是当前研究的热点（王体健等, 2019）。

研究方向4（气候变化减缓）的高频词主要包括气候变化、气候系统模式、气候政策、情景分析、碳捕集/移除、减排潜力等。减排潜力、可持续发展目标、碳足迹分析是近5 年关注度显著增加的关键词，但目前中国学者的使用比例仍较低。国内学者使用“碳达峰”和 “碳中和”的占比较高，反映出国内近年来对“双碳”领域的关注程度较高。

研究方向5（极端天气气候事件风险、防范与应对）的高频词主要有干旱、洪涝、极端温度、极端降水、热浪和风险应对等。极端温度、极端降水、风险预估、大数据方法是近5 年增加最为突出的关键词。值得注意的是，国内学者使用“风险应对”“风险预测”和“风险预估”的比例明显较低，说明仍需加强相关方面的研究。此外，国内学者对“台风”的关注较为突出。

5 基于基金申请的关键词分析

本文进一步对2021～2022 年基金申请的关键词使用情况进行统计分析。D0513“气候变化及影响与应对”申请代码近2 年申请书中的关键词频率统计如图3 所示。其中，出现频率较高（≥8）的关键词为：气候变化、人类活动、城市化（涉及多个研究方向）；全球变暖、外强迫、气候系统内部变率（研究方向1 的下设关键词）；预估（方向2）；粮食安全、生态系统、极端气候、环境响应、影响与风险预估（方向3）；碳中和（方向4）；干旱（方向5）；温室气体。申请使用频率较高的关键词大多为系统内设关键词，涵盖了“气候变化及影响与应对”的五个研究方向，说明各方向的关键词设置较为合理。个别高频关键词为申请人自填关键词，其中数值模拟和动力降尺度是已有关键词库中对应关键词（气候模拟和区域降尺度）的同义词或是其细化，温室气体和甲烷则是近年来气候变化减缓领域的热点研究对象。

图3 D0513 申请代码下2021～2022 年项目申请书关键词频率统计特征Fig.3 Statistical characteristics of the keyword frequency of project applications under application code D0513 for the period of 2021-2022

6 总结与展望

本文对自然科学基金委大气学科二级申请代码D0513“气候变化及影响与应对”的下设研究方向和关键词进行解读，并基于文献计量学和基金申请统计数据对当前该领域研究的发展现状和趋势进行梳理。总体而言，在2020 版基金申请代码中，D0513“气候变化及影响与应对”作为大气学科“发展领域”板块的申请代码之一，旨在利用气候变化科学知识和理论服务于国家经济社会发展的重大需求，促进基础研究和应用研究之间的有机融合。目前下设的五大研究方向及相应的关键词体现出科学性、包容性和引领性。

在项目申请过程中，建议申请人充分理解大气学科申请代码、研究方向和关键词的设置，精准选择申请代码、研究方向和关键词，以更好地准备申请书，实现项目的资助。例如，若申请书更侧重利用气候变化的基础知识服务国家经济社会重大需求（如气候变化减缓和适应等），则申请代码可优先考虑D0513“气候变化及影响与应对”。若申请书内容更多关注气候及极端天气气候事件的变异特征及其机理，侧重基础研究，则申请代码优先考虑D0502“气候与气候系统”。在关键词的选择上，建议优先在系统内设关键词内进行精准选择，在没有合适关键词时可选择上一级关键词。同时注意关键词粗细程度有机结合，避免评审专家匹配范围太广或太窄，以提升智能辅助指派系统的效率。

“气候变化及影响与应对”这一发展领域内申请代码将紧随时代发展进行动态调整。随着我国和国际社会对气候变化问题的日益关注，近年来“气候变化及影响与应对”领域发展迅猛，形成了很多新的热点，这在基于Web of Science 的文献计量分析中得到了充分的体现。同时我们也注意到，对于一些国际前沿问题（如极端天气气候事件、预估、减排潜力、风险应对、风险预测等），目前国内在相关方面的研究仍有待进一步加强，在今后的项目资助中可重点布局。此外，个别研究热点（如温室气体）虽然是基金申请中的高频关键词，但并未纳入系统关键词库。因此，基金申请系统的内设关键词应与时俱进，及时动态调整，以反映学科发展前沿，更好服务基金管理并推动学科更好更快发展。

致谢衷心感谢D0513 申请代码工作组顾问专家和工作组成员对本申请代码关键词编制工作的鼎力支持，顾问专家提出的宝贵意见建议和工作组成员扎实细致的调研分析是D0513 关键词编制的重要基础和保障。特别感谢清华大学深圳国际研究生院钟锐、何沛东、张金卿、边俊人等开展的数据统计分析工作，为本文解读提供了数据支撑。