基于CiteSpace,的碳排放研究可视化分析

梅晓红 邹文文

(1.南京特殊教育师范学院管理学院,江苏 南京 210038;
2.江苏共享发展研究基地,江苏 南京 210038)

2005年,中国二氧化碳排放总量超过美国,成为全球第一大二氧化碳排放国。2011年以后,中国开始实行较为严格的环保政策,加上节能减排技术的应用以及居民环保意识的增强,碳排放增速开始下降,基本保持在5%以下。从党的十八大报告确定低碳发展作为生态文明的三大特征之一,到《巴黎协定》提出的2030年左右碳达峰,再到第75届联合国大会上提出2060年前力争实现“碳中和”,可以看出,中国政府在逐步提高气候行动的力度,加速推动中国经济和能源结构朝零碳排放目标转型。

与碳排放相关的议题已从环境领域扩展到经济、金融等领域,国内的研究成果在2008年后急剧增加,尤其是“双碳”目标提出之后,与碳排放相关的议题更是备受关注。现有的研究更多集中于碳排放权、低碳经济、碳减排、碳交易等应用研究,但鲜有相关文献计量学的报道,仅有的一些计量文献也主要聚焦于某一维度,如碳税、碳市场等方面。因此,本研究借助CiteSpace可视化文献分析软件,对中国碳排放研究的发文量、研究机构、研究领域等进行知识图谱分析,全面揭示碳排放研究的知识基础、研究热点以及未来的研究趋势,为后续碳排放的研究提供借鉴。

本文以“主题名=碳排放”在CNKI中国学术期刊网络出版总库中进行检索,设定时间跨度为2016年—2021年。对检索结果进行挑选,共检索出6 873篇核心期刊文献,构成本研究的文献样本。本研究的纳入标准:(1)与碳排放相关的文献;
(2)发表于2016年—2021年。本研究的排除标准:(1)重复发表的文献;
(2)经验交流、评论、报纸等文献。

本文的主要研究工具是CiteSpace可视化文献分析软件。CiteSpace是用Java语言开发的可视化软件,笔者借助CiteSpace对碳排放研究领域的文献集合进行计量,探寻该研究领域演变的关键路径,并通过绘制一系列可视化图谱来分析该研究领域的演化潜在动力机制和发展前沿[1]。

2.1 研究力量分布

2.1.1 发文量

在特定时期内,论文的刊载量在某种意义上可反映该研究领域的发展特征。本文研究样本为6 873篇论文,根据年度发布的数据统计,得出2016年—2021年与“碳排放”主题相关的发文量趋势。根据表1显示的发文数量,关于碳排放的研究主要分成两个时期:逐年递减(2016年—2018年),逐年递增(2019年—2021年)。

表1 2016年—2021年论文发表数量统计汇总

2016年—2018年,有关碳排放的研究,年均发文数量基本维持在1 000以上。巴黎气候大会上中国的承诺使得“碳减排”议题引起人们的关注,因此2016年发文量较大,后缓慢递减;
2019年,全球碳排放增长势头未扭转,但增速趋缓;
2020年,我国提出“双碳”目标,对于碳排放的关注度又开始上升。

2.1.2 研究者

借助CiteSpace软件对6 873个节点类型(Node Types)进行分析(见图1)。图1左边的字符表示有关的资料,其中“N=425,E=308”,“N”表示节点数量,即作者出现的位置节点,作者姓名的字号越大,表示该作者在6 873个数据中出现的次数越多;
“E”表示作者之间联系的节点之间的连线,连线越粗,表明他们在同一文献中同时出现的频率越高,表明作者之间的合作越紧密。作者合作图谱中出现了425个节点,连线为308条,密度(Density)值为0.003 4,表明共出现作者425位,作者之间合作数量308次,但密度值较小,说明作者之间虽有合作但不紧密。

图1 作者共现图谱

借助CiteSpace中显示的有关作者的分析数据,截取发文量排在前10的作者数据,可得到如表2所示的结果,即高产作者信息。2016年—2021年发文量排在前3的作者,年均达4~5篇。除了这10位作者以外,其他作者发文数量基本在年均2~3篇。从图1可以看出,有关碳排放的研究有其独特的发展模式,高产作者聚焦于碳排放的研究,可以视为碳排放领域的核心成员,发挥着重要作用。

表2 高产作者信息

2.1.3 研究机构

2016年—2021年所选取的有关碳排放的研究机构近300家,选择节点类型为机构(Institution),运行CiteSpace,可获得图2所示的机构共现图谱。类似地,机构名字的字号越大,表示这个机构在6 873个数据中的出现次数愈多,“E”代表连线,节点间的连接表示各机构的联系,连线越粗,表明他们在同一文献中的出现的次数越多,根据左上角描述的“N=278,E=0”可以看出各个机构间几乎没有合作。

图2 机构共现图谱

为了直观地展现在碳排放研究领域具有代表性的研究机构,本文按发文量由高到低进行排序,列出了前10家核心机构,如表3所示。表3中的机构多为高等院校,且以经济或管理学科为主。

表3 重要机构研究信息

2.2 研究热点分布

2.2.1 研究领域

通过可视化分析选择CiteSpace中的节点类型作为关键词(keyword),得到了如表4所示的数据,显示出前10个出现频次较高的关键词。在表4中,按相应的算法对关键词进行汇总,得到如图3所示的关键词集合。聚类图重点展示了反映聚类间结构的结构特征、关键节点和重要关系。主要学科界与碳排放相关的主要研究领域可以通过两个图表中给出的关键词数据进行分析。

表4中出现了碳排放、碳减排、碳中和、影响因素、碳交易等这些出现频次较高的关键词。出现频次较低的关键词,如气候变化、碳足迹、低碳经济、中国、碳税等,虽有关注,但目前来看并不是国内学者主要的研究主题。

表4 关键词出现频次

表4中只截取了出现频次较高的前10个关键词,为了提高搜索字段合成的准确性,本文利用CiteSpace关键词聚类功能对表4中密切相关的关键词进行了汇总,形成了聚类,得到了如图3所示的关键词聚类图。基于网络结构和集群清晰度,CiteSpace提供了两个指标:模型值(Q值,即模块化Q)和平均边界值(S值,即平均轮廓)。当Q值>0.3时,可以认为聚类结构显著;
当S值接近0.7时,可以认为聚类是高效率令人信服的。图3左上角的数据显示值Q=0.367 9,值S=0.699 4。因此,聚类图的聚类结构显著,结果可信。

图3 关键词聚类图谱

2.2.2 研究主题

为了了解关键词聚类的时间变化趋势,进一步探索碳排放研究的时间演化趋势,本文分析了基于聚类的时间线图,选择“时间线视图”优化后得到图4。图4显示了6个聚类:#0经济增长、#1碳中和、#2碳排放、#3影响因素、#4碳税、#5遗传算法、#6温室气体。

图4 关键词时间线图

在了解不同阶段主要研究话题的基础上,借助CiteSpace关键词突现操作,可以了解到不同时段有关碳排放研究的重点和热点,如图5所示。结合历史背景和关键词爆发点图,本文将研究热点分为以下几个阶段。

图5 关键词爆发点图

2016年—2017年,中国政府在《“十三五”规划纲要》中提出要积极应对全球气候变化,至2020年碳排放强度在2005年基础上降低40%~45%。此外,中国政府在巴黎世界气候大会上也明确提出,将于2030年左右实现碳达峰,2030年碳排放强度比2005年降低60%~65%[2]。人类生存发展观念的根本性转变、产业结构调整、新能源和节能减排技术的开发与应用等被提上了日程[3]。这一时期研究的重点是通过投入产出构建产业结构优化模型。

2018年—2019年,此时正处于低碳技术研究阶段,在研究演化路径上,伴随着低碳经济的兴起,有关低碳技术的研究也随之不断发展,研究热点不断变化。从宏观到微观,从理论到实践,从简单到复杂,低碳技术的研究正沿着兴起、发展和创新的道路迈进,逐步形成多元化和体系化的特征,所以这一时期的研究热点关注生命周期、碳会计、博弈论、碳预算[4]。

2020年—2021年,此时正处于低碳技术和产业转型阶段,将完善碳中和立法融入实现“双碳”目标的全过程,以完备的法律体系为“双碳”目标的实现提供法治保障,并借此解决影响“双碳”目标实现的深层次矛盾和体制性障碍[5]。要实现碳中和,必须要进行低碳技术革命,以推进能源生产和消费朝低碳化发展[6],该阶段的研究核心是合作减排、路径优化、生态补偿、多式联运。因此,该时期的研究注重通过科技创新来促进产业优化升级,坚定向绿色、低碳、多能融合方向转型发展[7]。

从整体上看,国内碳排放研究仍有以下问题亟待解决。(1)作者和研究机构间的合作与联系较少,未能形成广泛的联系,科研合作存在一定的壁垒。(2)我国碳排放研究的知识基础集中在碳排放及影响因素、碳减排路径、碳交易等领域,并形成了6个聚类,代表了具体的研究分支:经济发展与碳排放、碳中和的实现路径、碳排放的效率、碳税及定价、碳排放的测算、碳排放的协同效应,研究热点存在较大差异。(3)现有的研究虽较好地指出了低碳经济转型的问题,但研究较为分散不成体系,且较少提出对策。

针对以上问题,建议做到以下几点:(1)从研究者角度看,国内研究者之间需要加强合作,打破区域限制和科研壁垒,形成跨领域、跨学科的广泛合作,围绕目前亟待解决的问题,如基于新发展理念建立促进经济、社会全面实现绿色转型[8],基于“双碳”目标推进经济和社会全面实现绿色转型[9]等内容,进行交流合作,提出切实可行的对策。(2)从研究主题来看,领域内的研究主题较多。(3)从频次来看,碳排放、碳减排、碳中和、影响因素、碳交易、低碳经济、碳税等出现频率很高。未来可以围绕碳中和、各个行业在低碳背景下的转型以及与之相匹配的政策框架等三个方面展开集中研究,从宏观分析到解决实际问题的微观讨论着手[10]。例如,通过分析我国碳排放变化与经济发展之间的内在联系,揭示经济发展与环境质量之间的联系[11],从而围绕国内生产总值增长与碳排放量的关系,寻求产业结构调整、行业转型的路径,使碳排放强度呈逐渐下降的趋势[12]。随着更高目标的提出,碳排放研究将更深入全面,向跨行业、跨国界合作的方向发展。

本文使用CiteSpace可视化文献分析软件对国内碳排放主题研究的发展概况进行了探究,厘清了国内碳排放研究的力量分布和热点变化,发现学者和机构之间应加强合作,经济增长与碳排放、碳减排路径、碳市场的发展、碳排放的影响因素等热点方向,但在碳排放相关问题上,还有许多尚未解决的理论问题与实践问题,未来仍有很大的探索空间[13]。本文的研究对今后碳排放研究的主题选择和寻找新的研究方向具有借鉴意义。

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