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为解决高纬度泥炭地难以探测和精准绘制地图的问题，研究人员开展阿拉斯加泥炭地范围绘制研究。利用多源数据融合及机器学习分类等技术，绘制出 20 米分辨率地图，明确其分布特征，有助于提升对泥炭地碳等动态的认知。
在广袤的地球之上，泥炭地虽仅覆盖全球陆地表面的 3%，却储存着世界 25% 的土壤有机碳，尤其是在永久冻土地区，它们宛如巨大的碳库，默默守护着地球的生态平衡。然而，随着全球气候变暖，北方生态系统变得愈发温暖干燥，泥炭地土壤面临着巨大的挑战。一方面，有氧呼吸速率加快，泥炭地中的碳加速释放；另一方面，泥炭火灾的风险也日益增加。但由于泥炭地植物组成、密度和冠层结构变化多端，且分布不均、空间异质性强，通过遥感探测泥炭地困难重重，高纬度泥炭地的相关研究一直进展缓慢。这就如同在黑暗中摸索，我们急需一张精准的 “地图”，来了解泥炭地的分布情况，以便更好地应对气候变化带来的挑战。
在这样的背景下，来自美国多所高校和科研机构（如伊利诺伊大学、华盛顿大学圣路易斯分校、桑迪亚国家实验室等）的研究人员踏上了探索之旅。他们致力于绘制阿拉斯加泥炭地的精确地图，这项研究成果发表在《Scientific Data》上，为我们认识泥炭地打开了新的窗口。
为了实现这一目标，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们利用 16 种不同的星载遥感融合数据集，包括 Sentinel - 1（合成孔径雷达）、Sentinel - 2（多光谱成像仪）和北极数字高程模型（ArcticDEM）的衍生产品。为了确定适合泥炭积累的地形，他们构建了泥炭地适宜性模型，使用哥白尼全球数字高程模型（Copernicus Global DEM）的 30 米高程数据，结合改进的 HydroSHEDS 水文信息产品，通过特定的地形成本函数来界定低地范围。最后，运用支持向量机（SVM）分类器进行泥炭地的映射和验证，通过大量的地面和空中参考点来训练模型。
研究结果如下：
- 泥炭地地图绘制：成功绘制出阿拉斯加约 150 万平方千米、分辨率达 20 米的泥炭地地图。通过泥炭地适宜性模型，很好地反映了阿拉斯加的低地和湿地地区，该模型与现有的湿地、低地和有机土壤地图契合度较高。利用多源数据融合的方法，有效区分了泥炭土和非泥炭土，尽管在高密度木本植被下的泥炭土表示存在一定局限性，但整体精度较高。
- 精度评估：通过 2785 个地面和空中观测点对地图进行验证，全州泥炭地地图的总体一致性达到 0.85，用户和生产者对泥炭的准确率分别为 74% 和 70%，对非泥炭的准确率均为 91%，这表明该地图能够可靠地检测阿拉斯加的泥炭地范围。不同生态区域的泥炭地地图也有较高的准确性，如极地地区仅基于地面观测，也取得了不错的结果。
- 泥炭地空间分布：研究发现，阿拉斯加约 7.3%（110,133 平方千米）的陆地面积为泥炭地，在不同生态区域分布差异明显。北方生态区域的泥炭地面积最大，为 69,783 平方千米，其次是极地和海洋生态区域。在二级生态区域中，山间北方（Intermontane boreal）和太平洋山脉过渡区（Pacific mountains transition）的泥炭地比例最高。同时，湿泥炭地和湿 - 干泥炭地（moist peatlands）在不同生态区域的比例也有所不同，如极地地区湿泥炭地与湿 - 干泥炭地比例为 29:71，而海洋生态区域为 44:56。
- 与其他产品对比：与现有的泥炭地产品相比，新地图有显著优势。一些全球尺度的泥炭地产品仅能检测阿拉斯加北方生态区域的泥炭地，而新地图覆盖了极地和海洋生态区域。与 Hugelius 等人的 1 千米分辨率地图相比，虽然两者都识别出阿拉斯加西北部和育空 - 库斯科奎姆河三角洲为泥炭地热点地区，但在具体的泥炭地范围估计上存在差异。新地图在极地和北方生态区域的泥炭地范围估计比 Hugelius 等人的产品更准确，而在海洋生态区域则避免了低估的问题。
研究结论表明，该研究成功绘制出高分辨率的阿拉斯加泥炭地地图，精确地呈现了泥炭地的区域分布和局部特征，包括有机土壤深度、地下水位和活动层厚度等信息。这对于推进对泥炭地碳和养分循环过程的量化研究，以及评估泥炭地火灾动态的影响具有重要意义。尽管研究面临诸多挑战，如缺乏可靠的参考数据、难以处理不同植被和湿度条件等，但该地图为后续研究奠定了坚实的基础，有助于我们更好地理解泥炭地在全球气候变化中的作用，为保护和管理泥炭地提供科学依据。
