城市森林温度平衡作用研究的文献计量分析

丛丹

（东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040）

0 引言

当前全球经济快速发展，不断推动城市化建设，人们在享受城市化带来的丰富物质生活和高雅精神生活的同时，也不得不面对日益严峻的生态问题。由于城市下垫面景观发生了剧烈变化，改变了城市辐射能量平衡，使得城市区域地表温度明显高于周围农村地区。这导致了城市室内环境降温的能源消耗的增加，影响了城市居民的舒适度，甚至增加了城市居民死亡率。近年来，由于城市热岛效应对城市生态环境和城市整体宜居性的负面影响越来越严重，已成为城市气候学、城市生态学、城市规划、城市地理学等相关学科领域的一个重要课题[1]。城市森林景观作为城市最重要的生态基础，通过树木植被遮荫、吸收热量和蒸散发进行环境潜热交换，为城市提供了巨大的热缓解资源。随着越来越多的土地被转化为城市用途，以及城市人口的增加，加强和维持城市森林景观以确保其提供的效益变得更加重要[2-3]。为了应对当前全球变暖、人口增长和热岛效应等重大科学挑战，最近的科学研究开发并提出了创新的解决方案，丰富了信息，并提供了与森林绿化缓解城市热环境的能力有关的若干问题的新知识。其中包括借助遥感技术描述和量化城市森林景观对地表温度的影响，在城市建设用地紧张、绿化用地有限的情况下加强和维持城市森林资源对周围景观温度的调节能力，促进城市居民身体健康和总体福祉，为城市规划管理提供有关如何部署城市森林以有效增加“城市冷岛”和缓解城市热岛的有用信息。同时，相关领域研究扩展涉及监测和评估植物种类和配置的温度调节能力，在人口稠密的城市中优化绿地整合，选择更加高效的植被种类，并加强森林绿地与其他缓解技术之间的协同作用。因此，各国学者在气候条件、城市形态和城市森林结构特征的变化等方面不断分析影响城市森林景观发挥生态效益的因素，为城市森林研究提供了丰富但却相对零散的知识和信息。

1 数据与方法

研究数据来自全球最大的数据库之一Web of Science 核心馆藏数据库。本研究采用的搜索策略为：主 题 词=“Urban forest”Or“Urban forests”Or“Urban forestry”And “Land Surface temperature regulation”Or“Urban heat island Mitigation”Or“Urban temperature balance”；文献类型“Article”“Review”；检索时间为2011 年1 月1 日—2020 年1 月1 日，一共检索得到16384 篇相关文献。

本文将通过Web of Science 检索得到的相关论文数据导入至InCites 数据库，利用InCites 数据库的评价指标对全球城市森林在温度平衡领域近10 年不同地区的发文量进行分析。同时，辅以CiteSpace 文献可视化工具进行分析研究人员、研究机构情况和关键词的共现。

2 结果与分析

2.1 主要国家/地区

2011—2021 年基于城市森林为主题的温度平衡相关研究的Web of Science 收录文献总数为16384 篇，将其导入至InCites 数据库进行分析，相关论文主要发文国家/地区如表1 所示。

表1 以城市森林温度平衡作用为主题的相关论文主要发文国家/地区（2011—2021 年）

美国以发文量4334 篇（26.45%）位居世界第一，中国2846 篇（17.37%）位居世界第二，巴西、德国、英国以及澳大利亚等依次位列其后。引文影响力（即篇平均被引用次数）分布在0～158，美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、意大利、英格兰以及日本等63 个国家/地区引文影响力超过全球篇均被引频次（17.00），其中新喀里多尼亚最高（158），但该地区在过去10 年中仅有两篇文献收录于Web of Science，发文量位于第一和第二的美国和中国大陆地区引文影响力分别位列第30 和第71。

2.2 主要作者

借助InCites 数据库强大的人员分析功能，将本研究分析的约1.6 万篇论文，按照总被引频次进行降序排列，如表2 所示。从表2 中可以看出，总被引频次前10 名学者中有6 位美国学者，说明在近10 年中美国学者在城市森林温度平衡领域研究的发文数量以及质量均处于领先地位。

表2 以城市森林温度平衡作用为主题的相关论文主要作者（2011—2021 年）

2.3 主要研究机构

InCitesTM 数据库对科研机构分析功能十分重要，因此，本文分析了城市森林温度平衡相关研究机构的学科影响力、被引频次和科研论文数量能够更加全面的了解在该领域各机构的学术质量和被关注程度。表3 为城市森林温度平衡相关研究发文量世界排名前10 的科研机构，中国科学院WOS 论文数位居世界第一，总被引频次位居世界第二。加州大学、美国内政部以及美国林业局尽管发文量排名靠后，但其引文影响力分别位列第一和第二，说明这些机构的科研论文的学术质量非常高。

表3 近10 年以城市森林温度平衡作用为主题的相关研究发文量世界排名前10 的科研机构

2.4 研究领域分析

为了更深入地探索城市森林温度平衡作用研究，借助CiteSpac 的聚类分析功能，将具有相似主题的关键字聚集到一个类别中，并将每个集群中的关键词按照显著性列出来，最显著的关键词成为该集群的特征词。表4为围绕城市森林温度平衡作用研究的8 个主要集群。在集群0、1、3、4、5、6 和7 的研究展示了围绕着城市森林的几个主要的生态服务功能进行探索，这些研究成果均肯定了城市森林作为城市生态环境中重要的构成要素，在生态、环境、气候、水循环等方面发挥的重要作用。

表4 城市森林温度平衡研究8 个热点核心关键词

鉴于城市森林具有社会生态复杂性和动态性，需要及时和准确地掌握城市森林的生态现状。因此，在聚类2 包含的激光雷达、随机森林以及分类模型等高频关键词，展示了遥感技术在城市森林领域研究的广泛应用现状。集群0、1、5 和6 中大多数研究是基于卫星影像与土地覆盖数据，特别是能够在精细水平上描述城市森林属性和生物物理属性的高分辨率遥感数据，有助于探索和理解城市地区森林景观的结构、组成和功能特征，分析在复杂的城市环境中与森林相关的过程和因素，如城市森林覆盖变化、城市地区的热环境和生活质量等。如今，各国学者运用遥感技术对城市森林的过去和现在的监测和分析，发展成为有关城市森林及其生态系统服务动态的创新预测，并根据分析得出的趋势能够制定长期城市森林战略的先导。当前航空和航天平台的出现以及地理信息系统技术的迅速发展，使得各种高分辨率遥感图像、无人机和激光雷达数据在城市森林领域的可用性不断增加，为今后的城市森林研究奠定了深厚的基础。

3 结论

于文献计量学方法对出版物的表现进行了定量分析，研究发现美国在出版物和出版机构的数量方面排名第一。并且近10 年来城市森林温度平衡相关研究数量逐年稳定增长，特别是中国在该领域的研究数量增长显著[4]。并且，美国和中国在该领域的研究具有显著的影响。此外，根据关键词分析发现，当前研究主要集中在城市生态、遥感、生态系统服务和大气污染等方面。

由于城市森林研究应突出城市化的生态、社会和经济效应，充分发挥城市森林在应对城市可持续发展中的多功能作用，如缓解城市热环境问题、促进城市居民身体健康和总体福祉、增强城市抗灾能力等。特别是城市建设发展较为快速的国家地区更加注重城市森林研究。今为止，在该领域的研究工作大多集中于受城市化影响严重的美国、中国、巴西、英国和澳大利亚等国家地区，地理集中程度较高。同时，当前不同传感器的卫星影像越来越多、激光雷达数据的传播以及云服务（即谷歌地球引擎或亚马逊网络服务）的潜力越来越大，为城市森林监测以及三维城市形态研究带来了新的潜力。

从城市森林温度平衡研究演进的历史趋势来看，城市森林温度平衡研究的领域在不断拓宽，多学科融合的多元化研究特征日益鲜明[5]。这一领域的研究变得更加综合和重要，如今全球各国正在经历快速的城市化进程，对于城市森林建设实践有相当大的需求。