近20年天津地区植被变化及其对气候变化的响应

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1、刘德义等：近20年天津地区植被变化及其对气候变化的响应801近20年天津地区植被变化及其对气候变化的响应刘德义1，傅宁2，范锦龙31.天津市气候中心，天津300074；2.中国民航大学，天津300300；3.中国气象局气候研究开放实验室，北京100081摘要：植被与气候变化的相互关系在全球或区域尺度上得到了证明。研究特定地区植被动态变化及其与气候变化的关系，找出影响植被变化的关键因子，是植被重建和生态环境恢复的前提。文章利用1982～2003年8km×8km的NASA/GIMMS半月合成的植被指数(NDVI)数据和

2、同期气候数据，分析了天津地区植被的年平均NDVI的动态变化规律及其与年平均温度和年降水的关系。结果表明：1982—2003年，年平均NDVI呈现波动性的逐渐降低趋势，并且年代际变化特征明显；近20年来，天津年平均温度明显升高，而年平均降水量总体上呈减少趋势，指示天津地区暖干化趋势明显；统计分析表明研究区年平均温度对植被指数的年际变化没有明显的影响（P>0.05），而年降水与植被指数呈显著正相关（P<0.01）。本研究证实由于天津地区持续干旱化的影响，植被生长状况逐渐向差的方向发展，降水的多寡是植被生长优劣的决定性因

3、子，改善水分状况是推进该地区植被恢复与重建的关键因素。关键词：天津；植被指数；温度；降水；气候变化中图分类号：Q948文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）02-0798-04刘德义等：近20年天津地区植被变化及其对气候变化的响应801植被是土壤类型、地貌特征、气候变化和人类活动长期相互作用的产物，其分布、组成、发生和发展与环境条件密切相关，特别是受气候变化的影响，定量描述区域尺度上植被的演变动态及其与气候因子的相互关系是全球变化研究的重要内容[1-4]。近年来，随着遥感技术的发展，借助遥感数据对区

4、域尺度植物动态变化已经成为一条有效的途径[5,6]。归一化植被指数（NDVI）是根据绿色植物在可见光和近红外波段范围内特有的光谱特征反演而来，能够有效的表征地表植物覆盖和生长状态[7]。气候变化是引发地表覆盖变化的主要原因之一[8]，而地表植被指数在一定程度上能表征地表覆盖状况，因而植被指数的动态变化及其对气候变化的响应近年来受到了广泛关注[9-11]。前人研究表明非洲波兹瓦纳地区NDVI与气温、降水量有明显的相关关系，当年降水量小于500mm或月降水量在50～100mm之间时，NDVI与降水量呈正相关[12]。而

5、在非洲布基纳法索，气温与降水均是影响植被覆盖变化的显著性因子，都与NDVI呈显著的正相关[13]。国内一些科学家也利用时间序列的NOAA/AVHRR数据，结合同期的温度、降水数据，研究了中国主要植被类型的遥感特征参数NDVI的变化及其对气候变化的响应[14,15]。天津地处华北平原东北部，海河流域下游，属典型的暖温带半湿润半干旱季风气候，四季分明，季节交替明显。年平均温度为12.9℃，年降水量和年蒸发量分别为547.9mm和1717.4mm。植被主要包括：侧柏（Platycladusorientalis）、黄栌（C

6、otinuscoggygria）、毛白杨(Populustomentosa)，刺槐(Robiniapseudoacacia）、冬小麦（Triticumaestivum）、棉花（Bombaxmalabaricum）、玉米（Zeamays）等。近年来由于气候变暖以及持续干旱化必然影响到植被的生长及分布，而该区地表植被覆盖状况的演化特征及其与气候因子之间关系的研究还很缺乏。研究天津区域的植被变化特征及其对气候变化的响应模式，找出影响天津地区植被生长和分布的主导因子，对天津区域植被重建和恢复工作具有重要意义，同时对制订滨海

7、新区的发展规划、改善生态环境，建立生态宜居城市方面亦具有指导作用。1数据与方法1.1数据来源气象数据来自天津市气候中心的1951～2004年的日观测基本气候资料，重点分析与植被变化密切相关的温度与降水数据。遥感数据来自美国全球调查模拟和制图研究项目制作的数据库，选取覆盖研究区域的1982～2003年8km×8km的NASA/GIMMS植被指数（NDVI）数据，使用美国NOAA27、9、11、14、16的AVHRR数据合成植被指数数据集。1.2数据处理由于研究区范围较小，计算研究区12个气象站温度和降水的年平均值。使

8、用ENVI图像处理软件对收集到的1982—2003年8km×8km刘德义等：近20年天津地区植被变化及其对气候变化的响应801的NASA/GIMMS的植被指数（NDVI）数据进行处理，主要过程包括图像格式转换、投影、裁剪、波段叠合等，生成研究区的相应数据集。在ENVI软件中提取出研究区域22年植被指数年平均值。以SPSS10.0进行统计分析植被指数与气象因子