В 1871 г. соединенное Шведско-Норвежское королевство обратилось к Российской империи с нотой, в которой заявило о своем намерении присоединить Шпицберген к своим владениям. Под давлением общественного мнения русское правительство не дало своего согласия королевству в признании его прав на архипелаг. В результате нотой от 29 июня 1872 г. Швеция отказалась от попытки присоединения архипелага (Советско-норвежские отношения…, 1997). Был подтвержден его статус как «ничейной земли».

Особенно напряженная ситуация сложилась вокруг Новой Земли. Русское правительство, считая весь архипелаг российской территорией вплоть до последней трети XIX в., не предпринимало никаких действий по его освоению. Только реальная угроза потерять Новую Землю в результате постоянно возрастающей норвежской экспансии заставила русское правительство предпринять ряд чрезвычайных мер: начать колонизацию архипелага (1872–1877 гг.), организовать регулярные пароходные рейсы (1880 г.). Все это поставило вопрос о необходимости регулярного и систематического изучения архипелага по самым разным направлениям: гидрографическим, геологическим, метеорологическим, промысловым и т. п.

Начиная с 1870-х гг., вновь, после почти 40-летнего перерыва, стали предприниматься экспедиционные исследования в русских северных водах, в том числе и в районе Новой Земли. В 1870 г. территориальные воды архипелага посетила русская военная эскадра под флагом вице-адмирала К. Н. Посьета. Несмотря на то, что главной целью экспедиции была демонстрация силы, её офицерами во время стоянки были проведены описные работы в проливе Костин Шар.

Более важным вкладом в исследование Новой Земли явилось устройство поручиком Е. А. Тягиным во время зимовки 1878–1879 гг. метеорологической станции в Малых Кармакулах. Метеорологические измерения проводились 3 раза в день в течение 10 месяцев и после публикации их результатов стали достоянием не только отечественной, но и мировой науки. Был проведен промер кармакульского рейда. В апреле 1879 г. Тягин предпринял попытку пересечь архипелаг с запада на восток. Он надеялся установить, насколько проходимы горы в глубине острова, и оценить промысловые ресурсы Новой Земли на Карском побережье. Неблагоприятные климатические условия и недостаток продовольствия не позволили выполнить задуманное. Не дойдя до Карского моря приблизительно 35 верст, он повернул назад. Несмотря на неудачу, эта первая попытка пересечь архипелаг имела определенные практические результаты: были получены первые сведения о рельефе и климате внутренних районов Новой Земли, до этого времени практически не известные, поскольку все предыдущие экспедиции в основном занимались исследованием береговой зоны архипелага (Архангельские губернские ведомости, 1879; Пасецкий, 1980).

В 1882 г. в рамках проведения Первого международного полярного года[26] Россия построила на Новой Земле в становище Малые Кармакулы полярную станцию. Экспедицией руководил гидрограф лейтенант К. П. Андреев. В её состав вошли мичман Д. А. Володковский, заведующий Кронштадской морской астрономической обсерваторией В. Е. Фус, врач Л. Ф. Гриневицкий, наблюдатель Н. В. Кривошея, матросы Н. Демидов, А. Ларионов, Ф. Тисков, Я. Трофимов и рабочий В. Тарасов. С 1 сентября 1882 г. по 3 сентября 1883 г. научный персонал станции вел непрерывные метеорологические и геомагнитные наблюдения. В конце апреля – начале мая 1883 г. Л. Ф. Гриневицкий в сопровождении двух ненцев совершил первое исследовательское пересечение Южного острова архипелага от Малых Кармакул до восточного побережья. Опубликованные труды новоземельской полярной станции стали достоянием мировой науки.