在經歷了數月的黑暗之後，太陽終於在北極地平線上升起。這意味著每年冬天堵塞世界最北端海域的浮冰開始鬆動，是克里斯托弗·扎帕前往斯瓦爾巴群島的新奧爾松鎮的時候了。該群島位於挪威北部尖端和北極之間的中間位置。
扎帕是哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的海洋學家，他想了解海冰如何分解和融化的細節，並且他將利用一種典型的21世紀技術來幫助他實現這一目標。扎帕是全球一小部分率先使用“無人駕駛飛行系統”（或者你我所說的無人機）的科學家之一，他們正在開展一項旨在更好地瞭解地球不斷變化的氣候的活動。
斯瓦爾巴群島是扎帕進行研究的理想場所。這些島嶼橫跨弗拉姆海峽，來自北冰洋的海冰每年夏天都會向南漂流：從四月到九月，那裡不斷發生破裂和融化。到九月份，冰層將減少到每年的最小範圍——自20世紀70年代末以來，由於全球變暖，這個最小值呈現大幅下降的趨勢。隨著冰層融化而暴露出來的開闊水域吸收了原本會反射回太空的太陽能，進一步加熱了地球。
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在四月的最後兩週和五月的第一週，扎帕和幾位同事將發射他們的無人機，這些無人機自主飛行，在冰面上向西進行交替的四小時飛行，以測量水和冰的溫度、海洋鹽度、反照率（即冰的反射率）等等。
扎帕說：“衛星觀測很重要，但它們只能讓您對冰的含量有一個大致的瞭解。” 研究船更接近實際情況，但它們只允許科學家研究有限的冰區。
扎帕說：“有了無人機，我們可以非常精細地研究融化和其他正在發生的過程。” 並且每次飛行都可以覆蓋數百平方英里的冰和海洋。“它們每次飛行都會往返格陵蘭島一半的距離，”他說。只需要兩個人就可以發射和回收無人機，它們像傳統的固定翼飛機一樣起飛和降落。
與美國宇航局用於研究颶風的高空全球鷹無人機不同，扎帕使用的無人駕駛飛行器（稱為 Manta 無人機）在尺寸和成本上都較為適中。它們的價格在 10 萬到 25 萬美元之間，而全球鷹的價格超過 2 億美元；它們的翼展為 8 英尺，而全球鷹的翼展為 130 英尺；它們攜帶多達 10 磅的科學儀器，而較大的飛機則攜帶一噸半。
無人機不僅在距離表面幾英尺的地方進行近距離觀測，而且還經過專門設計，科學家可以在飛行之間快速更換儀器，然後將飛機送回，就像 NASCAR 比賽中的維修站人員一樣。例如，一個儀器包使用熱敏近紅外攝像機來測量冰和水中溫度的變化。另一個儀器包配備了可以檢測紅外線和部分可見光的攝像機，使科學家能夠實際看到正在分解的冰的結構。另一個儀器包攜帶雷達高度計，可以高精度測量冰的表面紋理。還有一個儀器包投放“微型浮標”，它們落入冰冷的水中以測量鹽度，然後將資料傳回基地。
扎帕說，雖然這些航班上的儀器專注於研究海冰的變化，“但這項技術適用於世界各地”。你可以去赤道觀察藻類大量繁殖，或者二氧化碳進出海洋的晝夜迴圈，或者其他幾十種現象，他說。
雖然無人機很有用，但扎帕希望讓它們更有用。從陸地發射無人機，你可以覆蓋數百平方英里的面積。從船上發射它，你每次都可以覆蓋一個不同的、同樣大的海洋區域。明年夏天，他將從施密特海洋研究所的研究船法爾科號上進行這項工作。
他說：“我們將研究海面微層”——海洋表面最上面的五百分之一英寸。“它還沒有被很好地理解，但那裡發生了大量的生物活動，而且事實證明它對空氣和水之間的氣體交換很重要。”