科學(xué)家RobertaPirazzini設(shè)立了一只北極探險(xiǎn)隊(duì)，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(jī)。無人機(jī)上的傳感器將評(píng)估從冰層反射的陽(yáng)光。這項(xiàng)測(cè)量被稱為地表反照率，是了解地球吸收了多少太陽(yáng)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(cè)海冰融化的速度。
但是在地球最北端飛無人機(jī)并不是一件簡(jiǎn)單的事。技術(shù)人員為此專門設(shè)計(jì)了用于應(yīng)對(duì)極端天氣一套精密導(dǎo)航系統(tǒng)。研究所還對(duì)科學(xué)家們進(jìn)行了為期數(shù)月的無人機(jī)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(hào)，執(zhí)行為期一年的任務(wù)。來自20個(gè)國(guó)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(cè)站的首字母縮寫。它由德國(guó)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(gè)完整冬季的探險(xiǎn)隊(duì)。
這項(xiàng)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(jī)，可以在他們的小船艙里飛行，這是為了讓他們?cè)谧詈筇ど媳嬷暗膸字芎叫兄斜３质炀毜募寄堋?/p>
芬蘭氣象研究所的科學(xué)家RobertaPirazzini和Henna-ReettaHannula在北極操作無人機(jī)很快，科學(xué)家Pirazzini遇到了困擾北極探險(xiǎn)者兩個(gè)世紀(jì)以來的兩大問題，危險(xiǎn)的航行條件和設(shè)備在極寒條件下的操作運(yùn)行。無人機(jī)和直升機(jī)等在北極附近，受極端的高緯度地區(qū)影響，會(huì)發(fā)生定位不準(zhǔn)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(jī)會(huì)比以往任何時(shí)候都更接近北極。早些時(shí)候，另一架無人機(jī)遭遇了導(dǎo)航困境。無人機(jī)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(cè)量無人機(jī)也會(huì)遇到這個(gè)情況。她的擔(dān)心在她踏上冰面時(shí)得到了證實(shí)。無人機(jī)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(dòng)計(jì)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(jī)旋翼葉片上有冰，我們手指上也有冰。而操控?zé)o人機(jī)需要非常精細(xì)的小動(dòng)作。當(dāng)你的手結(jié)冰時(shí)，你會(huì)失去敏感度，你的手指就再也無法進(jìn)行精密操作了。”Pirazzini說。
霧會(huì)在無人機(jī)的葉片周圍變成冰。超過每小時(shí)8米的陣風(fēng)常常使無人機(jī)擱淺。盡管如此，兩位科學(xué)家還是設(shè)法在三周內(nèi)進(jìn)行了18次飛行。49歲的Pirazzini和33歲的Hannula采集到的反照率測(cè)量數(shù)據(jù)將被進(jìn)行分析，用于研究變暖的氣溫對(duì)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(cè)以來每年這個(gè)時(shí)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(gè)時(shí)候，冰層已經(jīng)開始重新變厚。這個(gè)季度還沒有結(jié)束，也許現(xiàn)在說會(huì)造成什么影響還為時(shí)尚早，但很可能會(huì)影響海洋食物網(wǎng)。”
早在八月份Pirazzini的前往北極進(jìn)行無人機(jī)數(shù)據(jù)收集時(shí)，北極的海冰已經(jīng)降至當(dāng)月有記錄以來的最低水平。這些低得嚇人的冰層使得Polarstern號(hào)僅用六天時(shí)間就能從挪威的弗拉姆海峽到達(dá)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(gè)非常脆弱的環(huán)境。”
8月17號(hào)，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(cè)量反照率變得更加重要。北極冰的白色表面將太陽(yáng)輻射反射回大氣，而海洋的藍(lán)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(kuò)散在淺水中的冰，能夠吸收多少太陽(yáng)輻射。雖然海冰面積可以通過衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但對(duì)于了解融化速度至關(guān)重要的其他測(cè)量結(jié)果只能在更靠近地面的地方獲取。這種更細(xì)粒度的數(shù)據(jù)對(duì)于確定氣候變化的其他驅(qū)動(dòng)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(yàn)，科學(xué)家們用飛機(jī)和直升機(jī)獲取反照率讀數(shù)。但無人機(jī)在價(jià)格上更有優(yōu)勢(shì)，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(jī)技術(shù)每個(gè)月，每年都在進(jìn)步，”她說。“我們正處于這項(xiàng)業(yè)務(wù)的起步階段，我相信它將會(huì)擴(kuò)張，因?yàn)檫@些測(cè)量都是必須的。”