科學(xué)家RobertaPirazzini設(shè)立了一只北極探險隊，要做一件以前從未有人嘗試過的事情，在北極飛一架無人機。無人機上的傳感器將評估從冰層反射的陽光。這項測量被稱為地表反照率，是了解地球吸收了多少太陽輻射，又有多少反射回大氣的關(guān)鍵。這是科學(xué)難題之一，可用于幫助預(yù)測海冰融化的速度。
但是在地球最北端飛無人機并不是一件簡單的事。技術(shù)人員為此專門設(shè)計了用于應(yīng)對極端天氣一套精密導(dǎo)航系統(tǒng)。研究所還對科學(xué)家們進行了為期數(shù)月的無人機飛行培訓(xùn)。培訓(xùn)結(jié)束后，科學(xué)家們踏上了史上最大規(guī)模的北極考察，他們將乘坐破冰船Polarstern號，執(zhí)行為期一年的任務(wù)。來自20個國家的數(shù)百名研究人員為了MOSAiC任務(wù)輪流在Polarstern上工作，MOSAiC任務(wù)是研究北極氣候的多學(xué)科漂流觀測站的首字母縮寫。它由德國AlfredWegener極地和海洋研究所領(lǐng)導(dǎo)，是近代史上第一支接近北極度過一個完整冬季的探險隊。
這項任務(wù)的預(yù)算超過1.4億歐元（1.65億美元），將在海上航行389天。研究人員還攜帶了一架更小的練習(xí)無人機，可以在他們的小船艙里飛行，這是為了讓他們在最后踏上冰面之前的幾周航行中保持熟練的技能。
芬蘭氣象研究所的科學(xué)家RobertaPirazzini和Henna-ReettaHannula在北極操作無人機很快，科學(xué)家Pirazzini遇到了困擾北極探險者兩個世紀以來的兩大問題，危險的航行條件和設(shè)備在極寒條件下的操作運行。無人機和直升機等在北極附近，受極端的高緯度地區(qū)影響，會發(fā)生定位不準的現(xiàn)象。越接近北極，導(dǎo)航就越混亂。而本次北極考察中無人機會比以往任何時候都更接近北極。早些時候，另一架無人機遭遇了導(dǎo)航困境。無人機從船上起飛，向完全失控的方向飛去，隨后墜毀。Pirazzini非常害怕她的反照率測量無人機也會遇到這個情況。她的擔(dān)心在她踏上冰面時得到了證實。無人機上的導(dǎo)航系統(tǒng)無法工作，這意味著她和她的同事需要手動計算距離，方向，高度和風(fēng)速。“極寒的惡劣環(huán)境是我們的主要敵人，不僅是無人機旋翼葉片上有冰，我們手指上也有冰。而操控?zé)o人機需要非常精細的小動作。當你的手結(jié)冰時，你會失去敏感度，你的手指就再也無法進行精密操作了。”Pirazzini說。
霧會在無人機的葉片周圍變成冰。超過每小時8米的陣風(fēng)常常使無人機擱淺。盡管如此，兩位科學(xué)家還是設(shè)法在三周內(nèi)進行了18次飛行。49歲的Pirazzini和33歲的Hannula采集到的反照率測量數(shù)據(jù)將被進行分析，用于研究變暖的氣溫對北極的影響。
地球北部冰蓋的升溫速度是地球其他地區(qū)的三倍，極大的破壞了脆弱的生態(tài)系統(tǒng)。北極海冰在9月份降至有記錄以來的第二低水平，僅次于2012年。今年上半年，西伯利亞北極地區(qū)遭遇了史無前例的熱浪，異常溫暖的氣候使得冰層更難重新形成。北極海冰目前處于自1979年開始衛(wèi)星監(jiān)測以來每年這個時候的最低水平，比歷史平均水平低37%。歐洲哥白尼氣候變化服務(wù)中心副主任SamanthaBurgess說：“2012年的這個時候，冰層已經(jīng)開始重新變厚。這個季度還沒有結(jié)束，也許現(xiàn)在說會造成什么影響還為時尚早，但很可能會影響海洋食物網(wǎng)。”
早在八月份Pirazzini的前往北極進行無人機數(shù)據(jù)收集時，北極的海冰已經(jīng)降至當月有記錄以來的最低水平。這些低得嚇人的冰層使得Polarstern號僅用六天時間就能從挪威的弗拉姆海峽到達北極。Pirazzini說：“到處都是開闊的水域，去那里很容易。但如果你想想北極的未來，這就不妙了。這是一個非常脆弱的環(huán)境。”
8月17號，北極星在前往北極的途中遇到了低冰層。隨著冰層的縮小，測量反照率變得更加重要。北極冰的白色表面將太陽輻射反射回大氣，而海洋的藍色表面則將其吸收。然而，并不是所有的冰都具有同樣的反射性，科學(xué)家們正試圖弄清楚，隨著溫度的升高融化擴散在淺水中的冰，能夠吸收多少太陽輻射。雖然海冰面積可以通過衛(wèi)星進行監(jiān)測，但對于了解融化速度至關(guān)重要的其他測量結(jié)果只能在更靠近地面的地方獲取。這種更細粒度的數(shù)據(jù)對于確定氣候變化的其他驅(qū)動因素至關(guān)重要，例如熱量如何通過冰傳遞到大氣和水中。
按照以往的經(jīng)驗，科學(xué)家們用飛機和直升機獲取反照率讀數(shù)。但無人機在價格上更有優(yōu)勢，且可以在更惡劣的天氣條件下飛行，甚至可以在低云下飛行。Pirazzini的飛行高度在冰面上5到30米之間。“無人機技術(shù)每個月，每年都在進步，”她說。“我們正處于這項業(yè)務(wù)的起步階段，我相信它將會擴張，因為這些測量都是必須的。”