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上个月，当机器人 Papa Mau 完成其横跨太平洋的 16,668 公里科学探险时，这个冲浪板大小的潜艇不仅创造了自主车辆行驶最长距离的新世界纪录，自主车辆。这艘波浪动力潜艇到达了澳大利亚的赫维湾，并携带了大量数据，这些数据将让海洋生物学家、海洋学家和其他科学家忙碌很长一段时间，其中包括 Papa Mau 在为期一年的航程中，卫星未能探测到的异常巨浪观测数据。
在去年 2 月一个看似平静的晴天，Papa Mau 传输的数据显示天气恶劣——6 到 7.6 米的涌浪和 50 节的风速。 这艘潜艇自 2011 年 11 月 17 日起一直在海上，它是 Liquid Robotics 公司从旧金山湾发射的四艘机器人潜艇（称为 波浪滑翔机）中的第一艘。
位于加利福尼亚州桑尼维尔的 Liquid Robotics 公司首席执行官 Bill Vass 说：“当时天空晴朗，卫星上什么都没有显示。”该公司为航运、能源和环境公司提供海洋数据服务。“我们当时说，‘哦，一定是（潜艇的）传感器出了问题’。但是当所有四艘机器人都看到了（海浪）时，我们打开了摄像头。这真是令人震惊。” 附近，一艘不幸的帆船失去了桅杆，被一艘荷兰货轮救起。“除了那艘帆船、货轮和我们，没有人会看到那些海浪，”Vass 补充说。
航海史上充满了关于突然出现的异常巨浪的奇幻故事，它们像水墙一样，吞没毫无防备的水手和他们的船只。 最近在 2010 年，几场此类巨浪袭击了在地中海西班牙海岸附近的路易斯陛下号邮轮，造成两人死亡，六人受伤。
根据 Vass 的说法，用于从近海地点传输数据的全球通信系统中的卫星从 400 公里高空“最佳猜测”海上的天气状况，包括风速和浪高。他说，它们不仅会错过巨浪，而且在估计海流速度和波浪方向方面也“非常不准确”。
在将卫星数据与他的机器人发现进行比较后，Vass 认为卫星检测到的是来自风和广阔海流的表面剪切力。表面剪切力有两个维度。一是海洋表面与水柱较低层流动的海流之间的差异。第二个发生在两个海流碰撞并产生较小的局部涡流和湍流时。在确定循环及其对航运能源使用和燃料消耗的影响时，两者都很重要。
“我们发现卫星在微流方面存在很大偏差，”Vass 说。“在许多情况下，卫星模型显示的海流与我们实际经历的海流相差 180 度，速度偏差为两到三倍。我们的机器人感受到了海洋的头八米。” 一个漂流浮标可能会探测到表面海流，卫星可能会“看到”海洋的最初几英寸，但是 Vass 说他的机器人滑翔机“感受到了海流的全部宽度。” 因此，滑翔机穿过了一系列卫星无法看到的涡流。它们还穿过了赤道，根据卫星模型，人们认为那里有一股巨大的剪切海流从东向西流动。然而，这支小型舰队没有经历任何那种情况。与卫星显示的相比，涌升流（上升的水团，可能很小也可能很大，通常将深海营养物质带到地表）的位置也不对，他补充说。
“海流的速度和方向对航运业、石油和天然气以及海洋作业以及全球天气都有重大影响，”Vass 说。“机器人滑翔机的测量能力将改变未来许多这些行业的运作方式。”
其他人则对滑翔机发现的重要性持怀疑态度，并指出卫星观测的局限性早已为人所知。Oscar Schofield 是罗格斯大学生物光学海洋学教授，他认为 Liquid Robotics 过分夸大了其发现的重要性。“我不会采取如此负面的语气，”他说。“自从我们把卫星发射升空以来，我们就很清楚它们是有限的。它们是提供海洋全球视野的唯一方式，尽管侧重于表面，但它们仍然是最有效的工具。”
问题是如何填补地表下的三维结构，Schofield 说。机器人滑翔机（包括 Liquid Robotics 和位于马萨诸塞州法尔茅斯的 Teledyne Webb Research 制造的滑翔机）以及 Argos 漂流浮标等科学浮标正在填补数据空白，他补充说。
6 月，Liquid Robotics 的滑翔机还记录了一次长达 1,900 多公里的叶绿素和浮游生物爆发——有史以来规模最大的一次，通常在这个季节看不到——最初卫星没有检测到。“在这个分辨率下，叶绿素爆发为科学建模和原位测量以及实时数据传输之间提供了开创性的联系，”Liquid Robotics 海洋学家 Luke Beatman 说。这一发现意义重大，因为藻类和浮游植物是海洋食物链的基础，并且还通过吸收大气中的二氧化碳来调节气候。
在评论藻类爆发时，Scott Glenn 是罗格斯大学一位专门研究物理海洋学的教授，他说他发现“通过卫星获得的近地表温度和浮游植物分布的空间图与通过水下剖面机器人和滑翔机获得的垂直剖面相结合是非常强大的观测工具，照亮了一个在空间和时间上快速变化的长期采样不足的海洋。”
格伦说，卫星提供时间瞬间的地图，而地表波浪滑翔机和水下剖面滑翔机提供在这些地图下移动的时间序列，并且可以通过这些地图重定向到最感兴趣的区域，他补充说，他更喜欢同时使用这三种方式来“通过这个看不见的世界进行持续的采样轨迹。” Glenn 和 Schofield 都是 罗格斯海洋与海岸科学研究所海岸海洋观测实验室的成员。
Papa Mau 的旅程在 11 月 20 日抵达澳大利亚邦达伯格时结束，它经受住了强风暴，抵御了鲨鱼，绕过了大堡礁，最后与东澳大利亚海流搏斗并冲浪到达了它的目的地。机器人滑翔机可以改变海洋探索和监测的经济性。由于燃料、船员和维护，平均研究船每天的成本为 37,500 美元，因此像 Papa Mau 这样的航海探险可能花费数千万美元。相比之下，每个机器人滑翔机的成本每天高达 3,000 美元。
接下来，Liquid Robotics 选择了五支科学家团队来研究新数据。来自加州大学默塞德分校、加州大学圣克鲁兹分校、斯克里普斯海洋研究所、德克萨斯大学和位于波士顿的软件公司 Wise Eddy 的研究人员将利用这些信息来分析海洋的健康状况和呼吸作用、生物量以及其他关于对海洋生命至关重要的生物体的信息。
第二艘机器人滑翔机 Benjamin 预计将于 2013 年初抵达澳大利亚。其他两艘正在夏威夷维修，最终将游向日本。Liquid Robotics 接下来正在考虑一项环绕南极洲的机器人潜艇任务。