华北地区植被NDVI与不同气候指标的相关分析

DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2014.01.006

第３４卷第１期年月水土保持通报

Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１

，　

华北地区植被ＮＤＶＩ与不同气候指标的相关分析

２

，孙艳玲１，刘斌１，王中良１冯敏１，

）（重庆师范大学地理与旅游学院，重庆４天津师范大学城市与环境科学学院，天津３０００８７；２．４７１．００３）摘　要：对１干燥与不同气候指标（年平均气温、年降水量、９８２—２００６年华北地区归一化植被指数（ＮＤＶＩ度指数、生物热量指数和生物干湿度指数）的相关性进行了分析。结果表明，１９８２—２００６年华北地区植被其中农田和灌丛的植被ＮＮＤＶＩ总体呈现上升趋势，ＤＶＩ上升趋势最明显；１９８２—２００６年华北地区年平均气温和生物热量指数呈显著增加趋势，年降水量、干燥度指数和生物干湿度指数呈减少趋势；整体上华北地区植被Ｎ与上一年的年平均气温呈显著正相关关系，ＤＶＩ年变化与当年的干燥度指数呈极显著负相关，其中草地植被Ｎ与干燥度指数呈极显著负相关，农田和灌丛年降水量呈现显著正相关，ＤＶＩ与年均气温、植被Ｎ华北地区植被ＮＤＶＩ与年均气温显著正相关。此外，ＤＶＩ与不同气候指标的相关性存在明显的空间差异。

；气候指标；相关分析；华北地区关键词：ＮＤＶＩ

）文献标识码：Ａ　　　　　　文章编号：０４０１１００２８８Ｘ（２０１０２４６０６－－－　

中图分类号：Ｑ４８．１９

ａｔｉｏｎＢｅｔｗｅｅｎＮＤＶＩａｎｄＤｉｆｆｅｒｅｎｔＣｌｉｍａｔｅＩｎｄｉｃｅｓｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｏｒｒｅｌ　　　　　　　　　

１２１１１

，，ＷＡＮＧＦＥＮＧ　ＭｉｎｌｉｎｌｉａｎＳＵＮ　ＹａｎＬＩＵＢｉｎＺｈｏｎ－　　－ｇ，ｇｇ

，

（ｎｍｅｎｔｅｓ，ｓｉｔ１．ＣｏｌｌｅｅｏＵｒｂａｎａｎｄ　ＥｎｖｉｒｏＳｃｉｅｎｃＴｉａｎｉｎ　ＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒＴｉａｎｉｎ３００３８７，Ｃｈｉｎａ；　　　　ｙ，ｇｆ　ｊｊ２．ＣｏｌｌｅｅｏＧｅｏｒａｈａｎｄ　ＴｏｕｒｉｓＣｈｏｎｉｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒＣｈｏｎｉｎ０００４７，Ｃｈｉｎａ）ｍ，ｓｉｔ　　ｇｆ　ｇｐｙｇｑｇ　ｇｑｇ４ｙ，　

）：Ａｂｓｔｒａａｅｒａｎａｌｚｅｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｖｅｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ（ＮＤＶＩａｎｄｃｔＴｈｉｓ　　　　　　　　　ｐｐｙｇ，（，ｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎａｒｉｄｉｔｉｎｄｅｘ，ｂｉｏｌｏｉｃａｌｈｅａｔｉｎｄｅｘｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌｉｍａｔｅｉｎｄｉｃｅｓａｎｎｕａｌｍｅａｎｔｅｍｅｒａｔｕｒｅａｎｎｕａｌ　　　　　　　ｐｐｙｇｐ　）ａｎｄｂｉｏｌｏｉｃａｌｈｕｍｉｄｉｔｉｎｄｅｘｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａｆｒｏｍ１９８２ｔｏ２００６．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｅｍｏｒａｌｃｈａｎｅｏｆ　　　　　　　　　　　　ｇｙｐｇ　，ｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｏｖｅｒａｌｌｕｗａｒｄｔｒｅｎｄｅｓｅｃｉａｌｌｉｎｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｂｕｓｈｌａｎｄ．ＭｅａｎａｎｎｕａｌｔｅｍｅｒａｔｕｒｅＮＤＶＩ　　　　　　　　　　　ｐｐｐｙｐ　，，ｗｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎａｒｉｄｉｔｉｎｄｅｘａｎｄｂｉｏｌｏｉｃａｌｈｕａｎｄｂｉｏｌｏｉｃａｌｈｅａｔｉｎｄｅｘｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｈｉｌｅａｎｎｕａｌ－　　　　　　　　　　ｐｐｙｇｇｇｙ　，ｍｉｄｉｔｉｎｄｅｘｄｅｃｒｅａｓｅｄ．ＯｖｅｒａｌｌｔｈｅＮＤＶＩｗａｓｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｎｅａｔｉｖｅｌｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈａｒｉｄｉｔｉｎｄｅｘｉｎｃｏｒｒｅ－　　　　　　　　ｙｇｙｇｙｙ　　　　ｓｏｎｄｉｎｅｒｒａｓｓｌａｎｄｈａｄａｅｒｉｏｄ．ＴｈｅＮＤＶＩｆｏｒｏｓｉｔｉｖｅｌｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｉｎｒｅｖｉｏｕｓｉｏｄａｎｄ　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｇｐｐｙｐｐ　　ｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎａｎｄａｍｏｓｔｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｎｅｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｍｅａｎａｎｎｕａｌｔｅｍｅｒａｔｕｒｅａｎｄ－　　　　　　　　　　　ｐｐｇｙｇｇｙｐｐ　　ａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈａｒｉｄｉｔｉｎｄｅｘ．ＴｈｅＮＤＶＩｆｏｒｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｂｕｓｈｌａｎｄｗａｓｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｏｓｉｔｉｖｅｌｃｏｒｒｅ　－　　　　　　　　　　ｙｇｙｐｙ　　　，ｌａｔｅｄｗｉｔｈｍｅａｎａｎｎｕａｌｔｅｍｅｒａｔｕｒｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｓａｔｉａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｂｅｔｗｅｅｎＮＤＶＩａｎｄｃｌｉｍａｔｉｃｉｎｄｉｃｅｓｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ．　　　　　　　

：；；；ＫｅｗｏｒｄｓＮＤＶＩｃｌｉｍａｔｅｉｎｄｅｘｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｓｉｓＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ　　　ｙｙ也是大气圈、生物　　植被是陆地生态系统的主体，

圈和土壤圈相互联系的枢纽，在全球气候变化研究中

１］

。一般而言，大尺度上的气候起到“指示器”的作用［

变化研究中具有重要的意义。归一化植被指数（ｎｏｒ－，）是监测地ｍａｌｉｚｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖｅｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘＮＤＶＩ　　　ｇ

区或全球植被和生态环境的有效指标，是植被生长状

３］

。长时间序列况及植被覆盖度的最佳指示因子［

［］

而且，ＮＤＶＩ数据已广泛用于植被变化趋势研究４－６，

也ＮＤＶＩ作为研究植被与气候关系的一个有效工具，

要素是决定陆地植被类型分布格局及其功能特性的最主要因素，植被则是地球气候最鲜明的反映和标

２］

。研究植被变化及其与气候因子的关系在全球志［

０１２６２０１０４０７２０１３３　　　　　　　修回日期：　　收稿日期：－－－－

（；国家科技支撑计划国家自然科学基金项目“气候变化和人类活动在华北地区植被覆盖变化过程中的相对作用研究”４１００１０２２）　　资助项目：

；教育部新世纪优秀人才支持计划（（项目“滨海新区及周边地区海岸带生态系统保护与恢复技术及示范”Ｃ０７Ｂ０２）ＮＣＥＴ２０１２ＢＡ－

）；（）；（）天津师范大学市级重点实验室开发研究基金课题天津师范大学教改项目１００９５４ＹＦ１１７００１０２２０１１－

：：（），，—），（，。作者简介冯敏重庆市人硕士研究生女苗族主要从事生态环境方面研究ｍａｉｌｆｅｎｍ１９ｉｎ１６３．ｃｏｍ。８９Ｅ－　　＠ｇｑｊ

：，，孙艳玲（天津市人，博士，副教授，女（满族）主要从事植被与气候关系研究。Ｅ－ｍａｉｌｆｌｌｉ１ｎ９９＠１６３．ｃｏｍ。９７７—）　　通信作者：ｙｇ

第１期华北地区植被ＮＤＶＩ与不同气候指标的相关分析　　　　　　冯敏等：

２４７

已得到广泛应用。但是，目前大多数研究主要集中在降水这两个气候指标的相关分析方ＮＤＶＩ与气温、

［］

面，例如，ＤＶＩ的Ｉｃｈｉｉ等７研究了气候变化与全球Ｎ关系，发现北半球中高纬度地区春秋季ＮＤＶＩ与温

利用Ｎ度显著相关；ＤＶＩ研究植被对气候的响应时，ｅｎ等Ｒａｓｕｍｓ龙等

［９］

［８］

加上便利的海陆空交通运输条件以及首都北京的辐射带动作用，使得华北地区经济得到了快速发展。然而同时也给华北地区带来一系列环境问题，使该区时常受到沙尘暴、水土流失等自然灾害的影响，生态环境比较脆弱。

１．２　ＮＤＶＩ数据来源与处理

（／本文中所采用的ＧｌｏｂａｌｉｎｖｅｎＤＶＩＩＭＭＩＳＮ－　ｇ／ｔｏｒｏｄｅｌｉｎｎｄａｉｎｔｕｄｉｅｓｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　ｍｙｇｐｐｇ　ｍ　ａ　ｓ数据来源于ＮＡｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖｅｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ）ＳＡ（ｎａ－　　ｇ全球监ｔｉｏｎａｌａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄｓａｃｅａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）　　　　ｐ，测的植被指数数据，时间分辨率为１时间跨度为５ｄ空间分辨率为８ｋ１９０６年１２月，８２年１月至２０ｍ×利用Ａ投影方式为Ａｌｒｃ８ｋｍ，ｂｅｒｓ投影。首先，ＧＩＳ通过最大值合３软件获得华北地区的Ｎ９．ＤＶＩ数据，，ＭＶ将每月的成法（ｍｖａｌｕｅｃｏｍｏｓｉｔｅｓＣ）ｍａｘｉｍｕ　　ｐ上、下半月每１每个栅格的５ｄ的ＮＤＶＩ取最大值，同样采用ＭＶＮＤＶＩ值用该月最大的ＮＤＶＩ代替，Ｃ法得到每个栅格的年最大ＮＤＶＩ值，进而得到１９８６年２５ａ的ＮＤＶＩ序列。２—２００１．３　气象数据来源与处理

本文的气象数据来自国家气象局华北地区８５个，气象观测站（附图３）包括各个站点的经度、纬度和降水数据。分别计算出６年逐月的气温、１９８２—２００年平均气温、年降水量、干燥度指数、生物热量指数、生物干湿度指数５种气候指标的数值。同时，采用ＡｒｃＧＩＳ软件中的克里格插值法对华北地区的不同气候指标进行空间插值生成各气候指标的栅格图，其投影方式和空间分辨率与植被ＮＤＶＩ栅格数据一致。其中，干燥度指数和生物热量指数、生物干湿度指数的计算公式如下。

（）干燥度指数。用气温、热量、降水气候因子１

构成函数表达式，用来研究华北地区１６年９８２—２００

［１６］

。干燥度的气候干燥程度（降水与蒸散量的差值）

发现Ｎ朴世ＤＶＩ与降水量高度相关；

［１０］

利用Ｎ降水研究ＤＶＩ和气温、

中国植被变化，发现植被的增加源于温度的升高，但

和赵茂盛等

在区域尺度上则与降水有关。Ｎ降水等ＤＶＩ与气温、单一气候因子之间的相关性分析固然有一定的意义，但是，植被对气候和其他环境因子的反应是综合的，

１１］

提出因此，必须强调气候因子的综合影响。倪健［

）了以月平均气温１和０℃为界的生物热量指数（ＢＷＩ，生物干湿度指数（发现植被类型分布与热量因ＢＫ）子和干湿度因子具有较好的相关性，并被运用到其他

１２］

。此外，干燥度指数作为表征一个地相关研究中［

区干湿程度的指标也可以用于植被与气候的关系研

１１３］４］

。张远东等［分析了西南地区不同植被类型究［

结果表明，沼泽、灌丛、ＮＤＶＩ与气候因子的相关性，草原、草甸和栽培植被ＮＤＶＩ与干旱指数的相关性最大。

基于上述研究可以发现，ＮＤＶＩ不仅与单一气候指标有密切关系，而且与综合气候指标也有很好的相关性。目前，关于不同气候指标与植被指数相关关系对比分析研究较少，为此，本文以华北地区作为研究区域，探讨１６年华北地区植被动态及其与９８２—２００不同气候指标（年平均气温、年降水量、干燥度指数、生物热量指数、生物干湿度指数）之间的相关关系，旨在寻求华北地区气候变化对植被变化的影响和植被生长对气候的反馈规律，为保护华北地区的生态环境提供理论支持和指导依据。

１　数据与研究方法

１．１　研究区概况

华北地区地处中国地形的第三阶梯，行政上包含北京市、天津市、河北省、山西省和内蒙古自治区。该区域面积广阔，受季风气候影响明显，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，年平均气温在７℃左右，夏季热量充足，降水量自沿海向内陆逐渐减少，平均年降水量在且降水主要集中在７—８月。自然条４００ｍｍ左右，件比较优越，适合农作物及植被的生长。华北地区的土地覆盖类型复杂多样，主要包括森林、灌丛、草地、

１５］

。此外，华北地区拥有丰富的自然资源，再农田等［

指数ｒ的计算公式如下：

Ｐｍ

ｒ＝

Ｐ

。量（ｍｍ）

（）１

———年可能蒸散量（——年降水；式中：ＥＰｍ—Ｐ—ｍｍ）

（）生物热量指数和生物干湿度指数。采用倪２

１１］

（提出的修正生物热量指数ＢＷ和生物干健等［Ｉ℃）

／℃），用以研究植物生长环境的热湿度指数ＢＫ（ｍｍ量和水分条件，其计算公式如下：

２４８

４卷　　　　　　　　　　　　　　　　　　水土保持通报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第３

ｎ

）ＢＷＩ＝∑（Ｔ－１０

ｉ＝１

（）２（）３（）４

和灌丛（明显的是农田（ｒ＝０．６６４，ｒ＝０１）ｐ＜０．），

呈现出极显著上升；草地Ｎ０．５８２，０１ＤＶＩ显ｐ＜０．；森林和沙漠土地类型著上升（ｒ＝０．４９７，０５）ｐ＜０．。上植被Ｎ如表１所示）ＤＶＩ上升趋势不明显（

（）ＢＷＢＫ＝Ｉ０≤８

ＢＷＩ＋４０（）ＢＫ＝ＢＷＩ０＞８ＢＷＩ＋１２０

——１——月；式中：Ｔ—ｎ—０℃以上的月平均气温（℃）——年降水量（。平均气温大于１Ｐ—ｍｍ）０℃的月数；

ＢＫ值越大说明生态环境越湿润，ＢＫ值越小则说明生态环境越干燥。

１．４　研究方法

（）一元线性回归趋势分析。此方法常用来反１映植被ＮＤＶＩ和气候指标随时间变化的趋势特

１７］

。本文以１征［９８２—２６年２５ａ的时间序列为自００

变量，对植被ＮＤＶＩ值和气候指标进行一元线性回归分析，以此来研究植被ＮＤＶＩ及气候指标在时间上的变化规律。其一元线性回归变化斜率计算公式为：

ｎ

ｎ

ｎ

图１　１ＶＩ变化趋势００６年华北地区ＮＤ９８２－２

表１　１９８２－２００６年华北地区不同土地

覆盖类型ＮＤＶＩ变化趋势回归分析

ｎ∑ｉＸｉ∑Ｘｉ－∑ｉ

ｉ＝１ｉ＝１ｉ＝１

ｓｌｏｅ＝ｐｎｎ

２２

）ｎ∑ｉ－（ｉ∑

ｉ＝１

ｉ＝１

土地覆盖类型线性回归方程２

（）５Ｒｎ＝２

（）５

森林灌丛草地沙漠农田

Ｙ＝０．０００４ｘ＋０．３６６７　　　Ｙ＝０．０００７ｘ＋０．２３２９　　　Ｙ＝０．０００６ｘ＋０．２４３７　　　Ｙ＝０．００００ｘ＋０．０８８５　　Ｙ＝０．００１１ｘ＋０．３１１２　　　

１４２１０．　０．３３８７　２４７２０．　０．００５６　４４１６０．　

———一元线性回归分析的变化斜率；式中：ｓｌｏｅｐ——第ｉ年的Ｎ——监测ＤＶＩ值或气候指标值；Ｘｎ—ｉ—

时间段的累积年数。ｓＤＶｌｏｅ＜０表示植被ＮＩ或气ｐ候指标呈减小趋势，ＤＶｓｌｏｅＩ或气候＞０表示植被Ｎｐ指标呈增加趋势。

（）相关系数。采用Ｐｎ相关系数分析不２ｅａｒｓｏ同气候指标与植被ＮＤＶＩ之间的相关性。相关系数表明气候指标与ＮｒＤＶＩ值之间的相关性｜值越大，｜

反之越好，该气候指标对植被生长情况的影响越大，则相关性越差。其计算公式为：

∑ｘｙ－

２２

〕〕２２

〔〔∑ｘ－∑ｙ－

ｎｎ

２代表相关系数的平方；代表年数。Ｒｎ　　注：

２．２　华北地区气候指标的年际变化特征

１９６年华北地区不同气候指标的年变化８２—２００如图２所示。其中，年平均气温以０．０６０７℃／ａ的速　

；年降度增加，呈现出极显著的增温趋势（０１）ｐ＜０．／水量以２．但未通过显著性２ａ的速度减少，３９８ｍｍ　检验，降水量减少趋势不明显；干燥度指数的年变化波动较大，但减小趋势不明显。研究区生物热量指数，而生物０１）ＢＷＩ总体呈现极显著增加趋势（ｐ＜０．

）。干湿度指数Ｂ０５Ｋ呈现显著减小趋势（ｐ＜０．

不同土地覆盖类型上各气候指标的变化特征如表２所示。由表２可以看出，不同土地覆盖类型的年；森平均气温上升趋势均达到极显著水平（０１）ｐ＜０．；森林林的年降水量呈现明显的下降趋势（０５）ｐ＜０．的干燥度指数也呈明显的上升趋势，但其他土地覆盖类型的干燥度指数变化不明显；森林的生物热量指数，草地、农田、灌上升趋势达到显著水平（０５）ｐ＜０．丛、沙漠的生物热量指数上升趋势极为显著（ｐ＜）；森林的生物干湿度指数上升趋势最显著（０．０１ｐ＜

，），农田、灌丛、其次是草地（沙漠的生０５）０．０１ｐ＜０．物干湿度指数上升趋势不明显。

ｒ＝

（）６

——数据变量；——数据变量的个数。式中：ｘ，ｎ—ｙ—

２　结果与讨论

２．１　华北地区植被ＮＤＶＩ的年际变化特征

由图１可以看出，华北地区植被ＮＤＶＩ在其线性回归方程２—２００６年整体处于上升趋势，１９８的相关系数为０．通过了ｐ＜０．０５的显著性检４７０６，　验，说明上升趋势显著。方程斜率表明华北地区平均每年Ｎ００１１，２５ａ间年ＮＤＶＩ上升了ＤＶＩ增加０．　９．９５０％。不同土地覆盖类型上植被ＮＤＶＩ变化最

第１期华北地区植被ＮＤＶＩ与不同气候指标的相关分析　　　　　　冯敏等：

２４９

２．３　华北地区植被ＮＤＶＩ与气候指标的相关关系

通过对１６年华北地区植被Ｎ９８２—２００ＤＶＩ与逐，可以发现植被表３）年的气候指标进行相关性分析（

相关系数为ＮＤＶＩ与干燥度指数呈极显著负相关，

而生物热量通过了ｐ＜０．０１的显著性检验，－０．６４，指数和生物干湿度指数与植被ＮＤＶＩ的相关性较

低。对植被ＮＤＶＩ与气候指标进行滞后１ａ的时滞效应分析发现，年平均气温与滞后１ａ的ＮＤＶＩ呈显可以看出华北地区植被Ｎ著正相关，ＤＶＩ与干燥度指数和气温的相关性最为密切。

表３　１００６年华北地区植被ＮＤＶＩ９８２－２

与不同气候指标之间的相关系数

气候指标　　年平均气温年降水量干燥度指数生物热量指数

生物干湿度指数

当年的ＮＤＶＩ

０．３６　０．３３　

＊＊

６４－０．０．１７　０．２３　

滞后１ａ的ＮＤＶＩ

＊

７０．４０．０６

０．０３０．１２０．０２

对不同土地覆盖类型的植被ＮＤＶＩ与气候指标

，进行相关分析的结果表明（表４）草地、农田和灌丛的植被ＮＤＶＩ与当年的年均气温均呈显著正相关，不分别通过了ｐ＜０．０５和ｐ＜０．０１的显著性检验；同土地覆盖类型的植被ＮＤＶＩ与年降水量相关分析其他均未达到显著性水中只有草地呈现显著正相关，

平；草地的植被ＮＤＶＩ与干燥度指数呈极显著负相

关，相关系数最大，其他土地覆盖类型的ＮＤＶＩ与干但均未通过显著性检验；燥度指数均呈负相关，不同土地覆盖类型的Ｎ生物干湿ＤＶＩ与生物热量指数、度指数相关性不明显，但草地的ＮＤＶＩ与生物热量指数的相关性最大，沙漠的ＮＤＶＩ与生物干湿度指数的相关性最大。

表４　华北地区不同土地覆盖类型上植被

ＤＶＩ与不同气候指标的相关系数Ｎ

土地覆

盖类型森林草地农田

生物干湿度指数

灌丛沙漠

年平均气温０．３８３　

＊０．４７０＊０．４８４

年降水１３１０．

图２　１００６年华北地区不同气候指标的变化趋势９８２－２

表２　１９８２－２００６年华北地区不同土地

覆盖类型气候指标的变化斜率

土地覆

盖类型森林草地农田灌丛沙漠

年平均气温

年降水

干燥度指数

生物热量指数

干燥度指数生物热量指数生物干湿度指数０．００８２７７０．０．０４９０．２０６０．３１９

－０．０８１１６０　０．　

＊＊＊

３１４６０００．０．４０９　－０．　

０４５２６６０．１３６－０．　０．　０．３０２０．３８２

１５６１８１－０．　０．　－０．３０３０９１０．０．５５０

０．１２４＊＊

４９６６＊０．０１８７＊０．２４６３＊　－０．１１１９＊＊０．１０２５＊＊－５．　　　　　

０９３７－０．０１８２　０．０５６１＊＊－２．０４６３＊０．３３７７＊＊－０．　　　　　３７０１０２７８０１０８０５７４＊＊－２．０．２９５０＊＊－０．　　０．　　　０．　　

＊＊＊＊

０１３３３２５６－０．２４１８－０．０１４２０．０６５２　　０．　　　０．　　

＊＊＊＊

－０．７７５５－０．－０．０１８７０３７２　０．０７４４０．４４２３　　　通过１９８２—２００６年华北地区植被ＮＤＶＩ与当年不同气候指标相关系数的空间分布图可以看出（图），植被Ｎ３ＤＶＩ与不同气候指标的相关性在空间上

存在很大差异。统计表明，内蒙古地５．８２％的地区（区东部和中部的草原地区，河北、山西的农田分布区，

０１和ｐ＜０．０５的显著性检验。　　注：＊＊，＊分别代表通过了ｐ＜０．下同。

２５０

４卷　　　　　　　　　　　　　　　　　　水土保持通报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第３

内蒙古、山西、河北交界的灌丛覆盖地区）植被ＮＤＶＩ与年均气温呈显著正相关，说明气温升高对草地、农田和灌丛植被的生长具有显著的促进作用，３．６７％的京津冀晋部分地区）地区（内蒙古北部和西部，ＮＤＶＩ与年均气温显著负相关。华北地区ＮＤＶＩ与年降水量呈显著正相关的区域主要分布在内蒙古北部、中部和西部草原地区，占整个研究区总面积的２０．００％，这些区域气候干旱，降水成为植被生长的重要限制因子；仅１．ＤＶＩ与年降水量显著负相关，４６％的地区Ｎ且主要分布在内蒙古北部的森林地区。华北地区ＮＤＶＩ与干燥度呈显著正相关的地区分布在内蒙古东部地区，面积约占１．呈现显著负相关的区域１１％；分布在内蒙古中部的大部分地区，占整个研究区总面内蒙古的通辽市、呼和积的１．４３％的地区（７．７３％。３浩特市和巴彦淖尔市）植被ＮＤＶＩ与生物热量指数呈内蒙古北部的森林地区现显著正相关；８．３８％的地区（和西部沙漠地区，河北、山西境内部分区域）ＮＤＶＩ与生物热量指数显著负相关。华北地区ＮＤＶＩ与生物干湿度指数呈显著正相关的范围占总面积的１主５．７４％，中部、西部的草原覆盖地区，与要分布在内蒙古北部、

年降水量的分布范围相差不大，可见生物干湿度指数对反映草原植被生长情况具有很好的作用；还有主要位于内蒙古呼伦１．５９％的地区呈现显著负相关，贝尔市、通辽市的东部以及华北唐山市内。

３　结论

通过对１９８２—２６年华北地区植被Ｎ００ＤＶＩ与不

整体上华北地区植同气候指标的相关分析可以发现，

被Ｎ其中草地、农田和灌丛的ＤＶＩ呈现出上升趋势，植被ＮＤＶＩ上升趋势较为显著。华北地区不同气候指标在１６年变化趋势表现为年平均气温和９８２—２００生物热量指数呈显著增加趋势，年降水量、干燥度指数和生物干湿度指数呈减少趋势。在年际尺度上，华北地区植被ＮＤＶＩ与当年的干燥度指数呈显著负相关，与上一年的年平均气温呈显著正相关，说明干旱的减缓和气温的升高对华北地区植被生长有直接的促进作用。此外，华北地区植被ＮＤＶＩ与当年不同

气候指标的相关性存在很大的空间差异，内蒙古境内年降水量呈现显著的草地植被ＮＤＶＩ与年均气温、正相关，与干燥度指数呈极显著负相关；农田地区灌丛覆盖地区ＮＮＤＶＩ与年均气温显著正相关；ＤＶＩ与年均气温呈极显著正相关；所有植被ＮＤＶＩ与生生物干湿度指数相关性不明显，物热量指数、但草地地区与生物热量指数的相关度最高，而沙漠地区与生物干湿度的相关度最高。

图３　１９８２－２００６年华北地区ＮＤＶＩ与

各气候指标相关系数的空间分布

第１期华北地区植被ＮＤＶＩ与不同气候指标的相关分析　　　　　　冯敏等：

２５１

本研究中所采用的ＮＤＶＩ数据的空间分辨率为

是从较大尺度上分析了华北地区植被变化与ｍ，８ｋ

不同气候指标的相关关系。实际上地表植被覆盖变化不仅受气候因子的影响，亦受人为活动制约。虽然在较大时空尺度上气候变化可起主导作用，但是在特定地区和时期，社会和经济因素也常常具有决定性作用

［］２１０８－

ｔＮＤＶＩｏｎｍｏｄｅｌｓｂａｌｉｎｅｎｖｉｒｏｎｓｉｓｔｅｎｅｅｔａｔｉ　　　－Ｖ－ｙｐｐｙｇｇ　　（）ｍｅｎｔａｌａｎｄｃｌｉｍａｔｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰａｒｔＩＩ．Ｃｒｏｉｅｌｄａｓ　－　　　　ｐｙ　［］，ｎｔＪ．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｓｅｓｓｍｅ　　　　ｇ（）：３９．１９９８，１９１１１９１－

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。因此，在进行华北地区植被变化与气候指标

在特定区域和时期的相关关系研究时，还需要在更小的尺度上进行调查研究，进一步进行验证。

［参

考

文

献

］

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ｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｈａｎｅｓｉｎｖｅｅｔａｔｉｏｎａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｕｓｉｎａｎｎｕａｌｃ　　　　　　－　ｇｇｇＮＤＶＩａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｓｔｏｔｅｍｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒｅｃｉｉｔａ－　　　　　　　ｐｐｐｐ，ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎ　　　　ｇ（）：２００１，２２７１３７７１３８２．－

［］ｉｅｄｌＭ　Ａ，ＭｃｌｖｅｒＤＫ，ＨｏｄｅｓＪＣＦ，ｅｔａｌ．Ｇｌｏｂａｌ５ｒ　　　　　　　　Ｆｇ

：Ａｌａｎｄｃｏｖｅｒｍａｉｎｆｒｏｍ　ＭＯＤＩＳｌｏｒｉｔｈｍｓａｎｄｅａｒｌ　　　　ｇｙｐｐｇ　，］ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ２００２，８３ｒｅｓｕｌｔｓ［Ｊ．ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎ　　ｇ　（）：１３０２．２８７－

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ａｎａｌｓｉｓｆｏｒＮＤＶＩａｎｄｃｌｉｍａｔｉｃｖａｒｉａｂｌｅｓａｎｄＮＤＶＩ　　　　　　　ｙ：ｔｒｅｎｄｓ１９８２—１９９０［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌＲｅｍｏｔｅ　　，（）：２００２，２３１８Ｓｅｎｓｉｎ３８７３３８７８．－ｇ

，ｏ，［］ＲｓｍｕｓｅｎＭ　Ｓ．Ｄｅｖｅｌｏｉｎｓｉｍｌｅｅｒａｔｉｏｎａｌｃｏｎ８ａ　－ｐｐｐｇ　

櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍

［］李栋梁，等．青海南部冬季积雪和雪灾李生辰，６　时兴合，上接第２４５页）　　（

［参

考

文

献

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DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2014.01.006

第３４卷第１期年月水土保持通报

Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１

，　

华北地区植被ＮＤＶＩ与不同气候指标的相关分析

２

，孙艳玲１，刘斌１，王中良１冯敏１，

）（重庆师范大学地理与旅游学院，重庆４天津师范大学城市与环境科学学院，天津３０００８７；２．４７１．００３）摘　要：对１干燥与不同气候指标（年平均气温、年降水量、９８２—２００６年华北地区归一化植被指数（ＮＤＶＩ度指数、生物热量指数和生物干湿度指数）的相关性进行了分析。结果表明，１９８２—２００６年华北地区植被其中农田和灌丛的植被ＮＮＤＶＩ总体呈现上升趋势，ＤＶＩ上升趋势最明显；１９８２—２００６年华北地区年平均气温和生物热量指数呈显著增加趋势，年降水量、干燥度指数和生物干湿度指数呈减少趋势；整体上华北地区植被Ｎ与上一年的年平均气温呈显著正相关关系，ＤＶＩ年变化与当年的干燥度指数呈极显著负相关，其中草地植被Ｎ与干燥度指数呈极显著负相关，农田和灌丛年降水量呈现显著正相关，ＤＶＩ与年均气温、植被Ｎ华北地区植被ＮＤＶＩ与年均气温显著正相关。此外，ＤＶＩ与不同气候指标的相关性存在明显的空间差异。

；气候指标；相关分析；华北地区关键词：ＮＤＶＩ

）文献标识码：Ａ　　　　　　文章编号：０４０１１００２８８Ｘ（２０１０２４６０６－－－　

中图分类号：Ｑ４８．１９

ａｔｉｏｎＢｅｔｗｅｅｎＮＤＶＩａｎｄＤｉｆｆｅｒｅｎｔＣｌｉｍａｔｅＩｎｄｉｃｅｓｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｏｒｒｅｌ　　　　　　　　　

１２１１１

，，ＷＡＮＧＦＥＮＧ　ＭｉｎｌｉｎｌｉａｎＳＵＮ　ＹａｎＬＩＵＢｉｎＺｈｏｎ－　　－ｇ，ｇｇ

，

（ｎｍｅｎｔｅｓ，ｓｉｔ１．ＣｏｌｌｅｅｏＵｒｂａｎａｎｄ　ＥｎｖｉｒｏＳｃｉｅｎｃＴｉａｎｉｎ　ＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒＴｉａｎｉｎ３００３８７，Ｃｈｉｎａ；　　　　ｙ，ｇｆ　ｊｊ２．ＣｏｌｌｅｅｏＧｅｏｒａｈａｎｄ　ＴｏｕｒｉｓＣｈｏｎｉｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒＣｈｏｎｉｎ０００４７，Ｃｈｉｎａ）ｍ，ｓｉｔ　　ｇｆ　ｇｐｙｇｑｇ　ｇｑｇ４ｙ，　

）：Ａｂｓｔｒａａｅｒａｎａｌｚｅｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｖｅｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ（ＮＤＶＩａｎｄｃｔＴｈｉｓ　　　　　　　　　ｐｐｙｇ，（，ｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎａｒｉｄｉｔｉｎｄｅｘ，ｂｉｏｌｏｉｃａｌｈｅａｔｉｎｄｅｘｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌｉｍａｔｅｉｎｄｉｃｅｓａｎｎｕａｌｍｅａｎｔｅｍｅｒａｔｕｒｅａｎｎｕａｌ　　　　　　　ｐｐｙｇｐ　）ａｎｄｂｉｏｌｏｉｃａｌｈｕｍｉｄｉｔｉｎｄｅｘｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａｆｒｏｍ１９８２ｔｏ２００６．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｅｍｏｒａｌｃｈａｎｅｏｆ　　　　　　　　　　　　ｇｙｐｇ　，ｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｏｖｅｒａｌｌｕｗａｒｄｔｒｅｎｄｅｓｅｃｉａｌｌｉｎｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｂｕｓｈｌａｎｄ．ＭｅａｎａｎｎｕａｌｔｅｍｅｒａｔｕｒｅＮＤＶＩ　　　　　　　　　　　ｐｐｐｙｐ　，，ｗｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎａｒｉｄｉｔｉｎｄｅｘａｎｄｂｉｏｌｏｉｃａｌｈｕａｎｄｂｉｏｌｏｉｃａｌｈｅａｔｉｎｄｅｘｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｈｉｌｅａｎｎｕａｌ－　　　　　　　　　　ｐｐｙｇｇｇｙ　，ｍｉｄｉｔｉｎｄｅｘｄｅｃｒｅａｓｅｄ．ＯｖｅｒａｌｌｔｈｅＮＤＶＩｗａｓｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｎｅａｔｉｖｅｌｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈａｒｉｄｉｔｉｎｄｅｘｉｎｃｏｒｒｅ－　　　　　　　　ｙｇｙｇｙｙ　　　　ｓｏｎｄｉｎｅｒｒａｓｓｌａｎｄｈａｄａｅｒｉｏｄ．ＴｈｅＮＤＶＩｆｏｒｏｓｉｔｉｖｅｌｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｉｎｒｅｖｉｏｕｓｉｏｄａｎｄ　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｇｐｐｙｐｐ　　ｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎａｎｄａｍｏｓｔｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｎｅｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｍｅａｎａｎｎｕａｌｔｅｍｅｒａｔｕｒｅａｎｄ－　　　　　　　　　　　ｐｐｇｙｇｇｙｐｐ　　ａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈａｒｉｄｉｔｉｎｄｅｘ．ＴｈｅＮＤＶＩｆｏｒｆａｒｍｌａｎｄａｎｄｂｕｓｈｌａｎｄｗａｓｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｏｓｉｔｉｖｅｌｃｏｒｒｅ　－　　　　　　　　　　ｙｇｙｐｙ　　　，ｌａｔｅｄｗｉｔｈｍｅａｎａｎｎｕａｌｔｅｍｅｒａｔｕｒｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｓａｔｉａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｂｅｔｗｅｅｎＮＤＶＩａｎｄｃｌｉｍａｔｉｃｉｎｄｉｃｅｓｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ．　　　　　　　

：；；；ＫｅｗｏｒｄｓＮＤＶＩｃｌｉｍａｔｅｉｎｄｅｘｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｓｉｓＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ　　　ｙｙ也是大气圈、生物　　植被是陆地生态系统的主体，

圈和土壤圈相互联系的枢纽，在全球气候变化研究中

１］

。一般而言，大尺度上的气候起到“指示器”的作用［

变化研究中具有重要的意义。归一化植被指数（ｎｏｒ－，）是监测地ｍａｌｉｚｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖｅｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘＮＤＶＩ　　　ｇ

区或全球植被和生态环境的有效指标，是植被生长状

３］

。长时间序列况及植被覆盖度的最佳指示因子［

［］

而且，ＮＤＶＩ数据已广泛用于植被变化趋势研究４－６，

也ＮＤＶＩ作为研究植被与气候关系的一个有效工具，

要素是决定陆地植被类型分布格局及其功能特性的最主要因素，植被则是地球气候最鲜明的反映和标

２］

。研究植被变化及其与气候因子的关系在全球志［

０１２６２０１０４０７２０１３３　　　　　　　修回日期：　　收稿日期：－－－－

（；国家科技支撑计划国家自然科学基金项目“气候变化和人类活动在华北地区植被覆盖变化过程中的相对作用研究”４１００１０２２）　　资助项目：

；教育部新世纪优秀人才支持计划（（项目“滨海新区及周边地区海岸带生态系统保护与恢复技术及示范”Ｃ０７Ｂ０２）ＮＣＥＴ２０１２ＢＡ－

）；（）；（）天津师范大学市级重点实验室开发研究基金课题天津师范大学教改项目１００９５４ＹＦ１１７００１０２２０１１－

：：（），，—），（，。作者简介冯敏重庆市人硕士研究生女苗族主要从事生态环境方面研究ｍａｉｌｆｅｎｍ１９ｉｎ１６３．ｃｏｍ。８９Ｅ－　　＠ｇｑｊ

：，，孙艳玲（天津市人，博士，副教授，女（满族）主要从事植被与气候关系研究。Ｅ－ｍａｉｌｆｌｌｉ１ｎ９９＠１６３．ｃｏｍ。９７７—）　　通信作者：ｙｇ

第１期华北地区植被ＮＤＶＩ与不同气候指标的相关分析　　　　　　冯敏等：

２４７

已得到广泛应用。但是，目前大多数研究主要集中在降水这两个气候指标的相关分析方ＮＤＶＩ与气温、

［］

面，例如，ＤＶＩ的Ｉｃｈｉｉ等７研究了气候变化与全球Ｎ关系，发现北半球中高纬度地区春秋季ＮＤＶＩ与温

利用Ｎ度显著相关；ＤＶＩ研究植被对气候的响应时，ｅｎ等Ｒａｓｕｍｓ龙等

［９］

［８］

加上便利的海陆空交通运输条件以及首都北京的辐射带动作用，使得华北地区经济得到了快速发展。然而同时也给华北地区带来一系列环境问题，使该区时常受到沙尘暴、水土流失等自然灾害的影响，生态环境比较脆弱。

１．２　ＮＤＶＩ数据来源与处理

（／本文中所采用的ＧｌｏｂａｌｉｎｖｅｎＤＶＩＩＭＭＩＳＮ－　ｇ／ｔｏｒｏｄｅｌｉｎｎｄａｉｎｔｕｄｉｅｓｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　ｍｙｇｐｐｇ　ｍ　ａ　ｓ数据来源于ＮＡｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖｅｅｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ）ＳＡ（ｎａ－　　ｇ全球监ｔｉｏｎａｌａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄｓａｃｅａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）　　　　ｐ，测的植被指数数据，时间分辨率为１时间跨度为５ｄ空间分辨率为８ｋ１９０６年１２月，８２年１月至２０ｍ×利用Ａ投影方式为Ａｌｒｃ８ｋｍ，ｂｅｒｓ投影。首先，ＧＩＳ通过最大值合３软件获得华北地区的Ｎ９．ＤＶＩ数据，，ＭＶ将每月的成法（ｍｖａｌｕｅｃｏｍｏｓｉｔｅｓＣ）ｍａｘｉｍｕ　　ｐ上、下半月每１每个栅格的５ｄ的ＮＤＶＩ取最大值，同样采用ＭＶＮＤＶＩ值用该月最大的ＮＤＶＩ代替，Ｃ法得到每个栅格的年最大ＮＤＶＩ值，进而得到１９８６年２５ａ的ＮＤＶＩ序列。２—２００１．３　气象数据来源与处理

本文的气象数据来自国家气象局华北地区８５个，气象观测站（附图３）包括各个站点的经度、纬度和降水数据。分别计算出６年逐月的气温、１９８２—２００年平均气温、年降水量、干燥度指数、生物热量指数、生物干湿度指数５种气候指标的数值。同时，采用ＡｒｃＧＩＳ软件中的克里格插值法对华北地区的不同气候指标进行空间插值生成各气候指标的栅格图，其投影方式和空间分辨率与植被ＮＤＶＩ栅格数据一致。其中，干燥度指数和生物热量指数、生物干湿度指数的计算公式如下。

（）干燥度指数。用气温、热量、降水气候因子１

构成函数表达式，用来研究华北地区１６年９８２—２００

［１６］

。干燥度的气候干燥程度（降水与蒸散量的差值）

发现Ｎ朴世ＤＶＩ与降水量高度相关；

［１０］

利用Ｎ降水研究ＤＶＩ和气温、

中国植被变化，发现植被的增加源于温度的升高，但

和赵茂盛等

在区域尺度上则与降水有关。Ｎ降水等ＤＶＩ与气温、单一气候因子之间的相关性分析固然有一定的意义，但是，植被对气候和其他环境因子的反应是综合的，

１１］

提出因此，必须强调气候因子的综合影响。倪健［

）了以月平均气温１和０℃为界的生物热量指数（ＢＷＩ，生物干湿度指数（发现植被类型分布与热量因ＢＫ）子和干湿度因子具有较好的相关性，并被运用到其他

１２］

。此外，干燥度指数作为表征一个地相关研究中［

区干湿程度的指标也可以用于植被与气候的关系研

１１３］４］

。张远东等［分析了西南地区不同植被类型究［

结果表明，沼泽、灌丛、ＮＤＶＩ与气候因子的相关性，草原、草甸和栽培植被ＮＤＶＩ与干旱指数的相关性最大。

基于上述研究可以发现，ＮＤＶＩ不仅与单一气候指标有密切关系，而且与综合气候指标也有很好的相关性。目前，关于不同气候指标与植被指数相关关系对比分析研究较少，为此，本文以华北地区作为研究区域，探讨１６年华北地区植被动态及其与９８２—２００不同气候指标（年平均气温、年降水量、干燥度指数、生物热量指数、生物干湿度指数）之间的相关关系，旨在寻求华北地区气候变化对植被变化的影响和植被生长对气候的反馈规律，为保护华北地区的生态环境提供理论支持和指导依据。

１　数据与研究方法

１．１　研究区概况

华北地区地处中国地形的第三阶梯，行政上包含北京市、天津市、河北省、山西省和内蒙古自治区。该区域面积广阔，受季风气候影响明显，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，年平均气温在７℃左右，夏季热量充足，降水量自沿海向内陆逐渐减少，平均年降水量在且降水主要集中在７—８月。自然条４００ｍｍ左右，件比较优越，适合农作物及植被的生长。华北地区的土地覆盖类型复杂多样，主要包括森林、灌丛、草地、

１５］

。此外，华北地区拥有丰富的自然资源，再农田等［

指数ｒ的计算公式如下：

Ｐｍ

ｒ＝

Ｐ

。量（ｍｍ）

（）１

———年可能蒸散量（——年降水；式中：ＥＰｍ—Ｐ—ｍｍ）

（）生物热量指数和生物干湿度指数。采用倪２

１１］

（提出的修正生物热量指数ＢＷ和生物干健等［Ｉ℃）

／℃），用以研究植物生长环境的热湿度指数ＢＫ（ｍｍ量和水分条件，其计算公式如下：

２４８

４卷　　　　　　　　　　　　　　　　　　水土保持通报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第３

ｎ

）ＢＷＩ＝∑（Ｔ－１０

ｉ＝１

（）２（）３（）４

和灌丛（明显的是农田（ｒ＝０．６６４，ｒ＝０１）ｐ＜０．），

呈现出极显著上升；草地Ｎ０．５８２，０１ＤＶＩ显ｐ＜０．；森林和沙漠土地类型著上升（ｒ＝０．４９７，０５）ｐ＜０．。上植被Ｎ如表１所示）ＤＶＩ上升趋势不明显（

（）ＢＷＢＫ＝Ｉ０≤８

ＢＷＩ＋４０（）ＢＫ＝ＢＷＩ０＞８ＢＷＩ＋１２０

——１——月；式中：Ｔ—ｎ—０℃以上的月平均气温（℃）——年降水量（。平均气温大于１Ｐ—ｍｍ）０℃的月数；

ＢＫ值越大说明生态环境越湿润，ＢＫ值越小则说明生态环境越干燥。

１．４　研究方法

（）一元线性回归趋势分析。此方法常用来反１映植被ＮＤＶＩ和气候指标随时间变化的趋势特

１７］

。本文以１征［９８２—２６年２５ａ的时间序列为自００

变量，对植被ＮＤＶＩ值和气候指标进行一元线性回归分析，以此来研究植被ＮＤＶＩ及气候指标在时间上的变化规律。其一元线性回归变化斜率计算公式为：

ｎ

ｎ

ｎ

图１　１ＶＩ变化趋势００６年华北地区ＮＤ９８２－２

表１　１９８２－２００６年华北地区不同土地

覆盖类型ＮＤＶＩ变化趋势回归分析

ｎ∑ｉＸｉ∑Ｘｉ－∑ｉ

ｉ＝１ｉ＝１ｉ＝１

ｓｌｏｅ＝ｐｎｎ

２２

）ｎ∑ｉ－（ｉ∑

ｉ＝１

ｉ＝１

土地覆盖类型线性回归方程２

（）５Ｒｎ＝２

（）５

森林灌丛草地沙漠农田

Ｙ＝０．０００４ｘ＋０．３６６７　　　Ｙ＝０．０００７ｘ＋０．２３２９　　　Ｙ＝０．０００６ｘ＋０．２４３７　　　Ｙ＝０．００００ｘ＋０．０８８５　　Ｙ＝０．００１１ｘ＋０．３１１２　　　

１４２１０．　０．３３８７　２４７２０．　０．００５６　４４１６０．　

———一元线性回归分析的变化斜率；式中：ｓｌｏｅｐ——第ｉ年的Ｎ——监测ＤＶＩ值或气候指标值；Ｘｎ—ｉ—

时间段的累积年数。ｓＤＶｌｏｅ＜０表示植被ＮＩ或气ｐ候指标呈减小趋势，ＤＶｓｌｏｅＩ或气候＞０表示植被Ｎｐ指标呈增加趋势。

（）相关系数。采用Ｐｎ相关系数分析不２ｅａｒｓｏ同气候指标与植被ＮＤＶＩ之间的相关性。相关系数表明气候指标与ＮｒＤＶＩ值之间的相关性｜值越大，｜

反之越好，该气候指标对植被生长情况的影响越大，则相关性越差。其计算公式为：

∑ｘｙ－

２２

〕〕２２

〔〔∑ｘ－∑ｙ－

ｎｎ

２代表相关系数的平方；代表年数。Ｒｎ　　注：

２．２　华北地区气候指标的年际变化特征

１９６年华北地区不同气候指标的年变化８２—２００如图２所示。其中，年平均气温以０．０６０７℃／ａ的速　

；年降度增加，呈现出极显著的增温趋势（０１）ｐ＜０．／水量以２．但未通过显著性２ａ的速度减少，３９８ｍｍ　检验，降水量减少趋势不明显；干燥度指数的年变化波动较大，但减小趋势不明显。研究区生物热量指数，而生物０１）ＢＷＩ总体呈现极显著增加趋势（ｐ＜０．

）。干湿度指数Ｂ０５Ｋ呈现显著减小趋势（ｐ＜０．

不同土地覆盖类型上各气候指标的变化特征如表２所示。由表２可以看出，不同土地覆盖类型的年；森平均气温上升趋势均达到极显著水平（０１）ｐ＜０．；森林林的年降水量呈现明显的下降趋势（０５）ｐ＜０．的干燥度指数也呈明显的上升趋势，但其他土地覆盖类型的干燥度指数变化不明显；森林的生物热量指数，草地、农田、灌上升趋势达到显著水平（０５）ｐ＜０．丛、沙漠的生物热量指数上升趋势极为显著（ｐ＜）；森林的生物干湿度指数上升趋势最显著（０．０１ｐ＜

，），农田、灌丛、其次是草地（沙漠的生０５）０．０１ｐ＜０．物干湿度指数上升趋势不明显。

ｒ＝

（）６

——数据变量；——数据变量的个数。式中：ｘ，ｎ—ｙ—

２　结果与讨论

２．１　华北地区植被ＮＤＶＩ的年际变化特征

由图１可以看出，华北地区植被ＮＤＶＩ在其线性回归方程２—２００６年整体处于上升趋势，１９８的相关系数为０．通过了ｐ＜０．０５的显著性检４７０６，　验，说明上升趋势显著。方程斜率表明华北地区平均每年Ｎ００１１，２５ａ间年ＮＤＶＩ上升了ＤＶＩ增加０．　９．９５０％。不同土地覆盖类型上植被ＮＤＶＩ变化最

第１期华北地区植被ＮＤＶＩ与不同气候指标的相关分析　　　　　　冯敏等：

２４９

２．３　华北地区植被ＮＤＶＩ与气候指标的相关关系

通过对１６年华北地区植被Ｎ９８２—２００ＤＶＩ与逐，可以发现植被表３）年的气候指标进行相关性分析（

相关系数为ＮＤＶＩ与干燥度指数呈极显著负相关，

而生物热量通过了ｐ＜０．０１的显著性检验，－０．６４，指数和生物干湿度指数与植被ＮＤＶＩ的相关性较

低。对植被ＮＤＶＩ与气候指标进行滞后１ａ的时滞效应分析发现，年平均气温与滞后１ａ的ＮＤＶＩ呈显可以看出华北地区植被Ｎ著正相关，ＤＶＩ与干燥度指数和气温的相关性最为密切。

表３　１００６年华北地区植被ＮＤＶＩ９８２－２

与不同气候指标之间的相关系数

气候指标　　年平均气温年降水量干燥度指数生物热量指数

生物干湿度指数

当年的ＮＤＶＩ

０．３６　０．３３　

＊＊

６４－０．０．１７　０．２３　

滞后１ａ的ＮＤＶＩ

＊

７０．４０．０６

０．０３０．１２０．０２

对不同土地覆盖类型的植被ＮＤＶＩ与气候指标

，进行相关分析的结果表明（表４）草地、农田和灌丛的植被ＮＤＶＩ与当年的年均气温均呈显著正相关，不分别通过了ｐ＜０．０５和ｐ＜０．０１的显著性检验；同土地覆盖类型的植被ＮＤＶＩ与年降水量相关分析其他均未达到显著性水中只有草地呈现显著正相关，

平；草地的植被ＮＤＶＩ与干燥度指数呈极显著负相

关，相关系数最大，其他土地覆盖类型的ＮＤＶＩ与干但均未通过显著性检验；燥度指数均呈负相关，不同土地覆盖类型的Ｎ生物干湿ＤＶＩ与生物热量指数、度指数相关性不明显，但草地的ＮＤＶＩ与生物热量指数的相关性最大，沙漠的ＮＤＶＩ与生物干湿度指数的相关性最大。

表４　华北地区不同土地覆盖类型上植被

ＤＶＩ与不同气候指标的相关系数Ｎ

土地覆

盖类型森林草地农田

生物干湿度指数

灌丛沙漠

年平均气温０．３８３　

＊０．４７０＊０．４８４

年降水１３１０．

图２　１００６年华北地区不同气候指标的变化趋势９８２－２

表２　１９８２－２００６年华北地区不同土地

覆盖类型气候指标的变化斜率

土地覆

盖类型森林草地农田灌丛沙漠

年平均气温

年降水

干燥度指数

生物热量指数

干燥度指数生物热量指数生物干湿度指数０．００８２７７０．０．０４９０．２０６０．３１９

－０．０８１１６０　０．　

＊＊＊

３１４６０００．０．４０９　－０．　

０４５２６６０．１３６－０．　０．　０．３０２０．３８２

１５６１８１－０．　０．　－０．３０３０９１０．０．５５０

０．１２４＊＊

４９６６＊０．０１８７＊０．２４６３＊　－０．１１１９＊＊０．１０２５＊＊－５．　　　　　

０９３７－０．０１８２　０．０５６１＊＊－２．０４６３＊０．３３７７＊＊－０．　　　　　３７０１０２７８０１０８０５７４＊＊－２．０．２９５０＊＊－０．　　０．　　　０．　　

＊＊＊＊

０１３３３２５６－０．２４１８－０．０１４２０．０６５２　　０．　　　０．　　

＊＊＊＊

－０．７７５５－０．－０．０１８７０３７２　０．０７４４０．４４２３　　　通过１９８２—２００６年华北地区植被ＮＤＶＩ与当年不同气候指标相关系数的空间分布图可以看出（图），植被Ｎ３ＤＶＩ与不同气候指标的相关性在空间上

存在很大差异。统计表明，内蒙古地５．８２％的地区（区东部和中部的草原地区，河北、山西的农田分布区，

０１和ｐ＜０．０５的显著性检验。　　注：＊＊，＊分别代表通过了ｐ＜０．下同。

２５０

４卷　　　　　　　　　　　　　　　　　　水土保持通报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第３

内蒙古、山西、河北交界的灌丛覆盖地区）植被ＮＤＶＩ与年均气温呈显著正相关，说明气温升高对草地、农田和灌丛植被的生长具有显著的促进作用，３．６７％的京津冀晋部分地区）地区（内蒙古北部和西部，ＮＤＶＩ与年均气温显著负相关。华北地区ＮＤＶＩ与年降水量呈显著正相关的区域主要分布在内蒙古北部、中部和西部草原地区，占整个研究区总面积的２０．００％，这些区域气候干旱，降水成为植被生长的重要限制因子；仅１．ＤＶＩ与年降水量显著负相关，４６％的地区Ｎ且主要分布在内蒙古北部的森林地区。华北地区ＮＤＶＩ与干燥度呈显著正相关的地区分布在内蒙古东部地区，面积约占１．呈现显著负相关的区域１１％；分布在内蒙古中部的大部分地区，占整个研究区总面内蒙古的通辽市、呼和积的１．４３％的地区（７．７３％。３浩特市和巴彦淖尔市）植被ＮＤＶＩ与生物热量指数呈内蒙古北部的森林地区现显著正相关；８．３８％的地区（和西部沙漠地区，河北、山西境内部分区域）ＮＤＶＩ与生物热量指数显著负相关。华北地区ＮＤＶＩ与生物干湿度指数呈显著正相关的范围占总面积的１主５．７４％，中部、西部的草原覆盖地区，与要分布在内蒙古北部、

年降水量的分布范围相差不大，可见生物干湿度指数对反映草原植被生长情况具有很好的作用；还有主要位于内蒙古呼伦１．５９％的地区呈现显著负相关，贝尔市、通辽市的东部以及华北唐山市内。

３　结论

通过对１９８２—２６年华北地区植被Ｎ００ＤＶＩ与不

整体上华北地区植同气候指标的相关分析可以发现，

被Ｎ其中草地、农田和灌丛的ＤＶＩ呈现出上升趋势，植被ＮＤＶＩ上升趋势较为显著。华北地区不同气候指标在１６年变化趋势表现为年平均气温和９８２—２００生物热量指数呈显著增加趋势，年降水量、干燥度指数和生物干湿度指数呈减少趋势。在年际尺度上，华北地区植被ＮＤＶＩ与当年的干燥度指数呈显著负相关，与上一年的年平均气温呈显著正相关，说明干旱的减缓和气温的升高对华北地区植被生长有直接的促进作用。此外，华北地区植被ＮＤＶＩ与当年不同

气候指标的相关性存在很大的空间差异，内蒙古境内年降水量呈现显著的草地植被ＮＤＶＩ与年均气温、正相关，与干燥度指数呈极显著负相关；农田地区灌丛覆盖地区ＮＮＤＶＩ与年均气温显著正相关；ＤＶＩ与年均气温呈极显著正相关；所有植被ＮＤＶＩ与生生物干湿度指数相关性不明显，物热量指数、但草地地区与生物热量指数的相关度最高，而沙漠地区与生物干湿度的相关度最高。

图３　１９８２－２００６年华北地区ＮＤＶＩ与

各气候指标相关系数的空间分布

第１期华北地区植被ＮＤＶＩ与不同气候指标的相关分析　　　　　　冯敏等：

２５１

本研究中所采用的ＮＤＶＩ数据的空间分辨率为

是从较大尺度上分析了华北地区植被变化与ｍ，８ｋ

不同气候指标的相关关系。实际上地表植被覆盖变化不仅受气候因子的影响，亦受人为活动制约。虽然在较大时空尺度上气候变化可起主导作用，但是在特定地区和时期，社会和经济因素也常常具有决定性作用

［］２１０８－

ｔＮＤＶＩｏｎｍｏｄｅｌｓｂａｌｉｎｅｎｖｉｒｏｎｓｉｓｔｅｎｅｅｔａｔｉ　　　－Ｖ－ｙｐｐｙｇｇ　　（）ｍｅｎｔａｌａｎｄｃｌｉｍａｔｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰａｒｔＩＩ．Ｃｒｏｉｅｌｄａｓ　－　　　　ｐｙ　［］，ｎｔＪ．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｓｅｓｓｍｅ　　　　ｇ（）：３９．１９９８，１９１１１９１－

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櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍

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