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《研究前沿》发布 地球科学前沿
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《研究前沿》发布 地球科学前沿解读

2020-11-15 10:50 主页 来源:未知
《研究前沿》发布 地球科学前沿解读


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《2020研究前沿》报告于2020年11月13日上午在中国科学院学术会堂进行全球首发。
 
 
 
开幕仪式
 
 
中科院副院长高鸿钧院士致开幕词
 
 
会议日程
 
 
发布会现场
 
《2020研究前沿》分析报告反映了当前农业科学、植物学和动物学,生态与环境科学,地球科学,临床医学,生物科学,化学与材料科学,物理学,天文学与天体物理学,数学,信息科学,经济学、心理学及其他社会科学等11大学科领域的148个研究前沿(包括110个热点前沿和38个新兴前沿)。
 
整个分析工作分为两个部分:研究前沿的遴选、148个研究前沿的核心论文及其施引论文的数据提供由科睿唯安负责;研究前沿的分析和重点研究前沿(包括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科技战略情报研究所主持完成。此次分析基于2014-2019年的论文数据,数据下载时间为2020年3月。
 
 
 
地球科学
 
热点前沿及重点热点前沿解读
 
1.1 地球科学领域Top10热点前沿发展态势
 
地球科学领域Top10热点前沿中有7个属于地质学相关研究。其中,流体注入引发的地震活动研究连续3年入选《研究前沿》报告,利用好奇号开展盖尔陨石坑的岩石矿物学研究连续4年入选,呈现出热点问题研究的延续性。
 
地球科学领域Top10热点前沿
 
 
地球科学领域Top10热点前沿的施引论文
 
 
1.2 重点热点前沿
 
——“天然气水合物成藏特征和开采工艺研究”
 
天然气水合物又称“可燃冰”,是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质,主要分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中。因其具有分布广、储量大、埋藏浅、能效高、污染低等优点,是后石油时代的最佳替代能源之一。
 
天然水合物开采的基本原理是通过改变天然气水合物的稳定赋存条件,使气体从固态水合物中分离出来,再通过收集游离气体以实现连续开采。主要的方法包括降压法、热激发法、化学抑制剂法、CO2置换法和水力提升法等。但到目前为止,天然气水合物的开采方法仍处于概念和实验研究阶段,没有形成一套完整的开采理论,制约天然气水合物安全高效开发的三大技术挑战:“装备安全、生产安全和环境安全”尚未实现根本性突破,距离商业应用还有很长的路要走。
 
世界各国特别是能源短缺国家非常重视天然气水合物的调查研究工作,尤以美国、印度、日本、韩国、德国、加拿大等国表现活跃,相继将天然气水合物列入国家重点发展战略,制订研发计划,并成立专门研究机构积极推进天然气水合物钻探和试采。
 
本热点前沿的定量统计结果印证了上述国家对天然气水合物研究的重视:美国发表的核心论文数量最多,全部36篇核心论文中有一半来自美国。印度、日本和中国也表现亮眼。在产出机构方面,美国机构最多,占所有核心论文Top研究机构数量的1/3,其中美国地质调查局主导了13篇核心论文。日本紧随其后,有3所机构上榜。中国和印度各有2所机构上榜。新加坡的5篇核心论文均来自新加坡国立大学,该校Praveen Linga教授团队产出了本热点前沿被引频次最高的前3篇核心论文,重点梳理了天然气水合物在实验室环境中的最新进展和现场开采试验情况,讨论了各开发方法的局限性和大规模开采面临的挑战。
 
 
“天然水合物成藏特征和开采工艺研究”研究前沿中核心论文的Top产出国家和机构
 
 
中国天然气水合物研究启动较晚,但进展迅速,目前处于从水合物基础研究向开采技术发展的阶段。分析该前沿的施引论文可以看出,中国在该方向积极开展研究,施引论文多达468篇。在Top10施引论文机构中,中国科学院、大连理工大学和中国石油大学包揽了前3名。在中国科学院的108篇施引论文中,中国科学院广州能源研究所贡献了82篇,表现突出。
 
“天然水合物成藏特征和开采工艺研究”研究前沿施引论文的Top产出国家和机构
 
 
 
 
1.3 重点热点前沿
 
“哨兵”系列卫星是欧洲“哥白尼”对地观测计划的卫星任务类型之一,目前有7颗卫星在轨运行,主要开展雷达和对地多光谱成像、海洋及大气监测。Landsat 系列卫星是由美国国家航空航天局和美国地质调查局共同管理的地球资源卫星,目前已经发射了8颗卫星,有2颗仍在轨运行,主要任务是调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源。这两个系列卫星的遥感数据均免费向公众开放使用,极大地推动了技术和产业创新,帮助行业发展,并产生了高额的经济价值。
 
本前沿的13篇核心论文主要分析了哨兵-2A、哨兵-2B、Landsat-7 和Landsat-8的变化检测能力,对比了两种系列卫星的大气和地表反射率数据产品性能。表16可以看出美国在该前沿领域占据绝对优势,贡献了12篇论文,占所有核心论文的92.3%。其中,美国南达科塔州立大学和美国国家航空航天局各贡献6篇。波士顿大学虽然只产出1篇核心论文“Continuous change detection and classification of land cover using all available Landsat data”,但被引频次最高,达305次。该文利用519张Landsat图像,开发出一种新型土地覆盖连续变化检测与分类算法,可以提供任意指定时间的土地覆盖图。
 
2.1 新兴前沿概述
 
地球科学领域有1项研究入选新兴前沿,即“印度尼西亚火山喷发预测模型研究”。
 
地球科学领域的一个新兴前沿
 
2.2重点新兴前解读
 
——”印度尼西亚火山喷发预测模型研究”
 
火山喷发是人类面临的一种重大自然灾害。据不完全统计,全球有近20%的居民生活在火山灾害危险区和影响区范围内。在过去400年的时间里,火山喷发已经夺去了大约27万人的生命。印度尼西亚邻接构造活跃地区,地震和火山作用频繁。自从公元1500年,印尼至少有95座火山爆发过,1815年Tambora火山的爆发造成了北半球的“无夏之年”,7.4万年前Toba火山爆发是地球过去2百万年内最大的一次火山爆发。
 
火山喷发预测预警是减轻和防御火山灾害的基础。火山监测是通过监视和检测地下岩浆的动态变化,捕捉火山喷发前兆,为火山喷发预报与研究提供科学依据。火山喷发预测则是基于火山监测获取的地质活动数据开发喷发预测模型,从而实现对火山喷发的提前预测。
 
2020年度地球科学领域新兴前沿“印度尼西亚火山喷发预测模型研究”中的核心论文聚焦在对印度尼西亚锡纳朋火山(Sinabung)、格鲁特火山(Kelud)近期系列火山爆发的系统研究,从火山学、岩石学、地球化学、遥感、火山喷发预测模型研究以及社会对火山爆发的响应等角度对两处火山开展对比分析,对未来火山喷发和地质演变研究具有重要价值。美国在该前沿占有绝对优势地位,印度尼西亚作为东道主,与美国合作密切。
 
2020研究前沿热度指数
 
地球科学领域分析
 
地球科学领域:美国表现最为活跃,法国、英国、德国和中国分列第二至五名,四国与美国有较大差距
 
在地球科学领域,美国的研究前沿热度指数得分22.74,排名第1,远超其他国家。法国、英国和德国分别得分为6.67、6.29和6.14,分别排名第2-4名,得分与美国有较大差距,中国研究前沿热度指数得分为5.55,排名第5。从表中可以看出,美国在七个指标上均排名第1,其他4个国家各指标排名均不完全一致。
 
 
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
 
 
地球科学领域热点前沿和新兴前沿基本信息
 
 
在该领域11个研究前沿中,美国在热点前沿4-10和新兴前沿1等8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。美国在热点前沿3排名第2。
 
中国在热点前沿3排名第1,在热点前沿1排名第2,其他前沿均排名靠后。法国在热点前沿2、4、6和10等4个前沿上排名第2-3名。英国在热点前沿5、9和10等3个前沿上排名第2-3名。德国在热点前沿2排名第1,在热点前沿5、7、8和9排名第2-3名。
 
地球科学领域Top5国家11个前沿的国家研究
 
前沿热度指数及排名
 
 
参考文献