由中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心与科睿唯安公司（Clarivate analytics）联合研制的《2018研究前沿》报告于2018年10月24日上午在中国科学院学术会堂进行全球首发。

中科院领导，中科院各局、各研究所及相关领域的重要科学家；科技部、中国科协、国家自然科学基金委、中央军委科技委等部门的领导和专家；国内相关高校和科研机构、知名智库代表等相关人员参加了此次会议。

中科院副院长张涛院士致开幕词

整个分析工作分为两个部分：研究前沿的遴选、138个研究前沿的核心论文及其施引文献的数据提供由科睿唯安完成；研究前沿的分析和重点研究前沿(即重点热点前沿和重点新兴前沿)的遴选及解读由中国科学院科技战略咨询研究院战略情报硏究所主持完成。此次分析基于2012-2017年的论文数据，数据下载时间为2018年3月。

《2018研究前沿》分析报告反映了当前自然科学与社会科学的10个大学科领域的138个研究前沿(包括100个热点前沿和38个新兴前沿)。该报告以ESI数据库中的10143个研究前沿为起点，遴选目标是要找到那些较为活跃或发展迅速的研究前沿。

1.1 地球科学Top10热点前沿发展态势

地球科学领域位居前10位的热点前沿仍然集中在气候变化、地球化学、固体地球物理学和地质学研究。

气候变化研究热点包括:基于CMIP5模式的气候敏感性分析，元古代时期大气和海洋氧化研究，利用热带降雨测量任务和全球降水测量任务开展全球多地区降水分析；

地球化学研究热点包括:中国各地区煤中稀土元素地球化学持征，全球内陆水域的CO2排放研究；

固体地球物理学和地质学研究热点包括:基于深度学习的高分辨率遥感影像的场景分类，2015年尼泊尔喜马拉雅逆冲断层的廓尔喀地震研究，利用好奇号开展盖尔陨石坑的岩石矿物学研究，地下流体注入诱发美国多地地震机理研究，基于GIS的滑坡敏感性评价研究。

地球科学领域Top10热点前沿

  1.2 重点热点前沿

——“利用好奇号开展盖尔陨石坑的岩石矿物学研究”

好奇号核动力火星车是美国国家航空航天局“火星科学实验室”任务的一部分，于2011年11月发射，2012年8月降落在火星盖尔陨石坑，其主要任务是探索火星过去或现在是否存在适宜生命存在的环境。好奇号是当前最先进、最昂贵的火星探测器，搭载的探测仪器包括3台照相机，4台光谱仪，2台辐射探测仪和1台环境探测器。好奇号登陆火星引起轰动，荣登2012年度《 Science》十大科学突破，其首席科学家也荣膺2012年度十大年度人物，登陆后的科学研究成果也多次入选NASA年度亮点成就，一直吸引着空间领域和全世界的密切关注。

好奇号借助火星车机械臂末端携带的钻头钻探火星岩石，获得了一块岩石内部样品，这是有史以来机器人第一次在火星上钻入岩石采样。利用携带的科学设备对岩石样品进行原位分析，研究火星的地质特征，结果显示样品中含有硫、氮、氢、氧、磷和碳，其中一些元素是构成生命的关键化学成分，说明火星可能曾经适于远古生命的生存。好奇号还发现岩石样品中存在含水矿物质，证实了火星在约33至38亿年前曾长期存在河流和湖泊系统，从火星沉积物加热释放物质中检测到了以一氧化氮形式存在的氮元素，有可能是硝酸盐的分解产物，这一发现为进一步证实古代火星的宜居性提供了证据。

热点前沿“利用好奇号开展盖尔陨石坑的岩石矿物学研究”的核心论文主要集中在研究火星盖尔陨石坑的水环境、火星细微颗粒物的挥发性和有机分析、火星沉积岩的地球化学特征、火星岩石的矿物学分析等方面。加州理工大学研究团队发表的火星盖尔陨石坑的宜居河湖环境一文被引频次最高，达235次。该文研究了好奇号发现的细粒沉积岩，推断这些沉积岩保存着火星古老湖泊的证据。

在参与该热点前沿核心论文相关研究的Top10国家中，美国占有绝对优势地位，参与了全部26篇核心论文的工作。其中，美国与排名第2的法国合作18篇，与排名第3的英国合作13篇。核心论文Top10机构中有7所美国机构。加州理工学院和美国国家航空航天局在本前沿所有机构中并列第一，合作贡献了21篇核心论文；其次是美国能源部；法国国家科学研究中心、行星科学研究所和加州大学戴维斯分校并列第四。

“利用好奇号开展盖尔陨石坑的岩石矿物学研究”研究前沿中26篇核心论文的Top产出国和机构

从表格可以看出，美国的施引论文最多， 达752篇，占全部施引论文的71.0%。法国的施引论文位列第2位，占21.2%。施引论文数量Top10机构中，有6所来自美国，其中美国国家航空航天局表现突出，位列第1。加州理工学院和法国国家科学研究中心分别位列第2和第3名。

“利用好奇号开展盖尔陨石坑的岩石矿物学研究”研究前沿中施引论文的Top产出国家和机构

  1.3 重点热点前沿

——“全球内陆水域的CO2排放研究”

近年来，碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点，其中陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分。虽然内陆水域面积不足地表面积的2%，但是由于大部分陆地有机碳通过河流和湖泊输入河口或大海，因此内陆水域在整个碳循环系统中扮演了很重要的角色，具有重要的科学研究价值。例如，河流作为连接海陆两大碳库的主要通道，其水-气界面二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）排放构成全球碳循环的重要环节， 对全球气候变暖的贡献不容小觑。湖泊沉积作为大气圈、陆地生态体系和水生态体系的结合点，存储着丰富的区域的和全球性的环境变化信息， 而且还具有沉积连续、沉积速率快等特点，已成为全球环境变化研究中的热点。

该研究前沿的9篇核心论文主要集中在揭示内陆水域（溪流、河流等）以及沿海海洋的二氧化碳和甲烷排放及变化情况。其中，2013年耶鲁大学等研究机构发表在《Nature》上的论文“全球内陆水域的二氧化碳排放” 给出了二氧化碳从内陆水域向大气中迁移的情况，指出每年从溪流、河流以及湖泊向大气排放的二氧化碳质量达21亿吨，超出了以往的预期，同时大约70%的排放量发生在仅20%的热点地区。以该论文为代表的核心研究工作不断充实着人类对内陆水域碳排放及其对环境影响的认识。

根据核心论文的产出国家（地区）和产出机构的分析，可以看出，美国参与了该领域2/3的核心论文（6篇）研究工作。在美国之后，比利时、法国分别参与了5篇核心论文的研究工作。法国国家科学研究中心发表了5篇核心论文，在本领域所有研究机构中位列第一。

从施引论文角度来看，美国的施引论文远高于其他国家，占全部施引论文的44.1%。中国虽然没有产出核心论文，但积极参加该领域热点前沿的跟进研究，对核心论文的施引论文数量位居第二，达129篇（16.4%）。法国国家科学研究中心同样是施引论文产出最高的机构，中国科学院以52篇论文位列Top产出机构的第三位。

综上，美国是该热点研究前沿的主要研究国家，比利时、法国、加拿大等国是该领城的积极参与者。中国虽然未贡献核心论文，但施引论文数量迅速攀升，一定程度上反映出中国对相关领域研究的重视和关注。

“全球内陆水域的CO2排放研究”

研究前沿中施引论文的Top产出国和机构

2.1 新兴发展态势

地球科学领域有1项研究入选新兴前沿，即“基于N-CE2015等观测数据的冬季北极变暖和海冰减少研究”。

地球科学领城的1个新兴前沿

2.2 重点新兴前解读

——“基于N-CE2015等观测数据的冬季北极变暖和海冰减少研究”

北极的冬天漫长无光，气温通常会降到零下数十度左右，海冰也会不断扩展加厚。然而近几年，北极气候多次处于异常状态，在北极还未全面进入冬季的时候，海冰就已经开始融化。北极增温给北半球气候带来了显著的影响，极端天气事件频繁发生。例如美国近年来的冬天频繁岀现极端恶劣天气，东部地区经历了破纪录的超级寒流，欧洲多地也异常寒冷，风雪不断。地球系统领域的科学家们对北极变暖这一现象十分担忧，研究北极温度异常上升现象的原因和影响渐渐成为新兴的研究主题。

该前沿共有14篇核心论文，其中6篇核心论文的通讯作者来自挪威。中国科学院亦有2篇核心论文入围。瑞典斯德哥尔摩大学研究团队于2016年发表的论文 The role of moist intrusions in winter Arctic warming and sea ice decline是该新兴前沿中被引频次最高的，达到44次。研究人员分析了秋季和冬季潮湿空气侵入北极巴伦支海边缘的海冰区域的轨迹，以及潮湿空气对北极温度和海冰浓度的影响。该新兴前沿还提供了有关乌拉尔阻塞对冬季北极变暖-欧亚大陆气候异常的影响，以及N-ICE2015期间北极海冰的变化。  

地球科学领域：美国仍然表现最为活跃，中国跃升第二

在地球科学领域，美国的研究前沿热度指数得分21.49，排名第一，远超其他国家。中国得分为9.93，排名第二，与美国还有较大差距。法国、英国和加拿大分别得分为7.43、6.41和4.45，分别排名第三、四和五位。从表中可以看出，美国、中国、法国和英国在国家研究前沿热度指数、国家贡献度和国家影响度上名次一致。

地球科学领域Top5国家研究前沿热度指数及分指标得分与排名

在该领域11个研究前沿中，美国在热点前沿2、3、5、6、7、8和9等7个前沿的国家研究前沿热度指数得分均排名第1，表现出超群的实力。

中国在热点前沿1“基于深度学习的高分辨率遥感影像的场景分类”和热点前沿4“中国各地区煤中稀土元素地球化学特征”两个前沿排名第1；在热点前沿6“元古代时期大气和海洋氧化研究”、热点前沿8“利用热带降雨测量任务和全球降水测量任务开展全球多地区降水分析”和热点前沿10“基于GIS的滑坡敏感性评价研究”，排名第2-3名。

法国在热点前沿2、3、5、7、9等5个前沿排第2-3名。英国在热点前沿2和5等2个前沿排名2-3名。加拿大则在热点前沿6和7排名第2。

地球科学领域Top5国家11个前沿的国家研究

前沿热点指数及排名

参考文献

1. 中国科学院科技战略咨询研究院，中国科学院文献情报中心，科睿唯安. 《2018研究前沿》

2. 中国科学院科技战略咨询研究院，科睿唯安. 《2018研究前沿热度指数》