植被能够较直观地反映地区的生态环境现状,在陆地生态系统中起到纽带作用,沟通着大气循环圈、水文循环圈以及土壤圈,对于维持生态平衡起到重要的作用[1-3]。归一化植被指数(NDVI)[4]用于衡量地表植被的覆盖和植被生长状况的度量参数,能够较精准反映地表植被覆盖度和生长状况及其动态变化过程,在地理学等领域被广泛使用[5-7]。影响NDVI最主要的因素有两大类:气候因素和人类活动因素[8-11]。孙艳玲等分别从年、季、月3个时间尺度上分析影响华北平原植被变化的影响因素,在对华北平原1982—2006年植被的时空变化特征的分析中得到基于气候作用的影响下,人类活动对区域NDVI的变化也起到了重要作用[12]。王永财等分析了海河流域不同的土地类型下植被覆盖度在空间区域上对于气候因子驱动分析[5]。李军媛等通过对陕西省1982—2006年植被生长变化的分析,结果发现气温上升有利于植被的改善,月降水量小于100 mm时植被生长得到显著改善,大于100 mm无明显的改善[13]。刘绿柳等通过流域尺度和栅格尺度分别分析黄河流域植被NDVI与气温、降水关系的时空变化[14]。张清雨等分析了内蒙古近30 a生长期的NDVI与降水显著性相关,与温度的相关性较小[15]。Zhao等对西北部的内陆干旱地区的植被变化进行分析,NDVI的变化与生长期时的降水量和蒸散发高度相关,与温度无关[16]。上述的文献都论证气候和人类活动等因子在不同的地理条件下对植被的生长都有一定的响应作用。
北京市城市绿化覆盖率从1998年的35.60%增至2015年的59.0%(2016北京市统计年鉴表),但城市扩张过程势必对植被的分布有强烈的影响。同时,过去几十年,气候变暖导致了我国北方干旱化过程[17-18],也会影响到北京地区山区的自然植被变化。习近平总书记在十九大报告中提出,必须树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念,而研究北京地区植被变化有助于了解该区域的生态环境状况。有关北京市植被覆盖变化过程,已有一些学者做了部分研究,如胡云峰等研究北京市的绿化建设存在明显的时空差异,空间上中心城区绿化建设成果缓慢,城市边缘和远郊建设成果显著,时间上2005—2010年植被改善明显[19]。孙晓鹏等通过研究2008年前后北京市的NDVI变化,发现植被显著性变化主要集中在低海拔、小坡度人类活动密集区[20]。崔娟敏等在1992—2013年分3个时间段对北京市山区的高海拔区和山前平原对比分析植被变化情况,结果表明主要影响因素是人类的活动[21]。贾宝全等基于北京市TM卫星影像数据的基础上,根据不同区域的植被差值指数,表明北京市的燕山山区北部、五环以内和五环至六环之间区域植被显著性退化[1]。
目前,针对北京市植被时空变化的研究较少,在贾宝全对北京市研究一文中提出从植被变化的驱动力来看,不能明确植被变化与气候变化间的直接关联性,仅仅总结人为因素对植被的影响[1]。孙晓鹏和崔敏娟以及胡云峰等人基于植被空间分布的研究,并没有对影响植被变化的气候因素进行进一步的分析。本研究相对于之前已有的研究,样本时间序列更长,且在年尺度上进一步分析季尺度植被的时空变化及其气候影响因素,能够更加精确掌握在季节尺度上植被变化。目前,针对植被覆盖度变化与气候因子的相关性分析,主要有两种较常用的分析方法,如重心模型[22-23]和偏相关及复相关分析法[5],重心模型侧重于轨迹分析而偏相关及复相关侧重于空间分析。本文在植被空间变化分析的基础上进一步通过偏相关及复相关分析影响植被变化的气候因子,补缺北京市植被变化对于气候因子响应的过程。
