在经历了数月的黑暗之后，太阳终于在北极地平线上升起。这意味着每年冬天堵塞世界最北端海域的浮冰开始松动，是克里斯托弗·扎帕前往斯瓦尔巴群岛的新奥尔松镇的时候了。该群岛位于挪威北部尖端和北极之间的中间位置。
扎帕是哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的海洋学家，他想了解海冰如何分解和融化的细节，并且他将利用一种典型的21世纪技术来帮助他实现这一目标。扎帕是全球一小部分率先使用“无人驾驶飞行系统”（或者你我所说的无人机）的科学家之一，他们正在开展一项旨在更好地了解地球不断变化的气候的活动。
斯瓦尔巴群岛是扎帕进行研究的理想场所。这些岛屿横跨弗拉姆海峡，来自北冰洋的海冰每年夏天都会向南漂流：从四月到九月，那里不断发生破裂和融化。到九月份，冰层将减少到每年的最小范围——自20世纪70年代末以来，由于全球变暖，这个最小值呈现大幅下降的趋势。随着冰层融化而暴露出来的开阔水域吸收了原本会反射回太空的太阳能，进一步加热了地球。
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在四月的最后两周和五月的第一周，扎帕和几位同事将发射他们的无人机，这些无人机自主飞行，在冰面上向西进行交替的四小时飞行，以测量水和冰的温度、海洋盐度、反照率（即冰的反射率）等等。
扎帕说：“卫星观测很重要，但它们只能让您对冰的含量有一个大致的了解。” 研究船更接近实际情况，但它们只允许科学家研究有限的冰区。
扎帕说：“有了无人机，我们可以非常精细地研究融化和其他正在发生的过程。” 并且每次飞行都可以覆盖数百平方英里的冰和海洋。“它们每次飞行都会往返格陵兰岛一半的距离，”他说。只需要两个人就可以发射和回收无人机，它们像传统的固定翼飞机一样起飞和降落。
与美国宇航局用于研究飓风的高空全球鹰无人机不同，扎帕使用的无人驾驶飞行器（称为 Manta 无人机）在尺寸和成本上都较为适中。它们的价格在 10 万到 25 万美元之间，而全球鹰的价格超过 2 亿美元；它们的翼展为 8 英尺，而全球鹰的翼展为 130 英尺；它们携带多达 10 磅的科学仪器，而较大的飞机则携带一吨半。
无人机不仅在距离表面几英尺的地方进行近距离观测，而且还经过专门设计，科学家可以在飞行之间快速更换仪器，然后将飞机送回，就像 NASCAR 比赛中的维修站人员一样。例如，一个仪器包使用热敏近红外摄像机来测量冰和水中温度的变化。另一个仪器包配备了可以检测红外线和部分可见光的摄像机，使科学家能够实际看到正在分解的冰的结构。另一个仪器包携带雷达高度计，可以高精度测量冰的表面纹理。还有一个仪器包投放“微型浮标”，它们落入冰冷的水中以测量盐度，然后将数据传回基地。
扎帕说，虽然这些航班上的仪器专注于研究海冰的变化，“但这项技术适用于世界各地”。你可以去赤道观察藻类大量繁殖，或者二氧化碳进出海洋的昼夜循环，或者其他几十种现象，他说。
虽然无人机很有用，但扎帕希望让它们更有用。从陆地发射无人机，你可以覆盖数百平方英里的面积。从船上发射它，你每次都可以覆盖一个不同的、同样大的海洋区域。明年夏天，他将从施密特海洋研究所的研究船法尔科号上进行这项工作。
他说：“我们将研究海面微层”——海洋表面最上面的五百分之一英寸。“它还没有被很好地理解，但那里发生了大量的生物活动，而且事实证明它对空气和水之间的气体交换很重要。”