Features of radiothermal study of ice in the microwave range

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The subject of the study is ice formations, which are formed as a result of the release of groundwater to the surface of ice sheets or soil. These formations cause significant damage in human economic activity. The work investigated natural ice located on fresh ice cover, as well as artificial ice formations on the ground. The glaciers located in the Transbaikal region near the city of Chita were investigated. The power of thermal radiation of these objects in the microwave range was determined at wavelengths of 2.3 cm and 0.88 cm. The power of thermal radiation in the microwave range was determined using radiometric receivers at wavelengths of 0.88 cm and 2.3 cm mounted on a car or on a fixed support. Cores of ice removed from the ice were studied to determine the layer-by-layer distribution of ice mineralization. A model of a plane-layered non-isothermal medium was used to calculate the thermal radiation of ice. The possibility of registering ice formations by radiothermal radiation of these objects in the microwave range is shown. If there is a layer of water on the ice, the radio brightness temperature will be significantly lower than the object on the surface of which there is no water mass. By the value of the radio brightness temperature in the microwave range for several ranges, as a result of which it is possible to indirectly estimate the thickness of ice formations. At the same time, it is necessary to take into account the variations in the radiofrequency temperature of the medium depending on its thickness due to the interference of radiothermal radiation of a plane-layered medium.

References

  1. Серых И.В., Толстиков А.В. Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980-2021 гг. Часть 1. Температура воздуха, осадки, ветер // Проблемы Арктики и Антарктики. 2022. Т. 68, № 3. С. 258-277. doi: 10.30758/0555-2648-2022-68-3-258-277.
  2. Серых И.В., Толстиков А.В. Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980-2021 гг. Часть 2. Температура почвы, снег, влажность // Проблемы Арктики и Антарктики. 2022. Т. 68, № 4. С. 352-369. doi: 10.30758/0555-2648-2022-68-4-352-369.
  3. Шерстюков А.Б. Многолетняя мерзлота России в условиях глобального потепления климата // Эволюция и динамика экосистем. 2007. № 4. С. 8–11.
  4. Конищев В.Н. Реакция вечной мерзлоты на потепление климата // Криосфера Земли. 2011. Т. 15 (4). С. 15–18.
  5. Lemke P., Ren J., Alley R.B., Allison I., Carrasco J., Flato G., Fujii Y., Kaser G., Mote P., Thomas R.H., Zhang T. Observations: Changes in Snow, Ice and Frozen Ground. Chapter 4 // Climate Change: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2007. P. 337–383.
  6. Порфирьев Б.Н., Елисеев Д.О., Стрелецкий Д.А. Экономическая оценка последствий деградации вечной мерзлоты под влиянием изменений климата для устойчивости дорожной инфраструктуры в Российской Арктике // Вестник Российской академии наук. 2019. Т. 89 (12). С. 1228–1239.
  7. Носкова Е.В., Вахнина И.Л. Анализ современных пространственно-временных изменений температуры воздуха в Забайкальском крае // Географический вестник. 2023. № 1 (64). С. 116-126. doi: 10.17072/2079-7877-2023-1-116-126.
  8. Балыбина А.С., Трофимова И.Е. Динамика температуры почвы на территории Забайкалья в условиях изменения климата // Метеорология и гидрология. 2019. № 10. С. 109-116.
  9. Смахтин В. К. Оценка изменений температуры воздуха и осадков на территории Забайкалья // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2021. № 2 (380). С. 138-146. doi: 10.37162/2618-9631-2021-2-138-146.
  10. Звягинцева В.В., Звягинцев О.Ю. Динамика образования наледи в условиях восточного Забайкалья: исследование с использованием данных дистанционного зондирования Земли // Вестник Забайкальского государственного университета. 2022. Т. 28. № 7. С. 17-25. doi: 10.21209/2227924520222871725.
  11. Иванова М. А., Звягинцев В. В. Наледные явления Забайкальского края (современное состояние, прогноз) // Техносферная безопасность Байкальского региона: сб. науч. ст. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. Чита: ЗабГУ, 2019. С. 159–166.
  12. Шестернев Д. М., Верхотуров А. Г. Воздействие наледей на инженерные сооружения // Вестник Забайкальского государственного университета. 2016. Т. 22, № 10. С. 30–40. doi: 10.21209/2227-9245-2016-22-10-30-40.
  13. Алексеев В.Р. Ландшафтная индикация наледных явлений. Новосибирск: Наука, 2005. 364 с.
  14. Войтковский К.Ф. Основы гляциологии. М.: Наука. 1999. 255 с.
  15. Железняк И.И., Цыренжапов С.В., Гурулев А.А. Исследование пластового льда, минеральных образований и воздуха многолетнемерзлой карстовой пещеры Хээтэй в Забайкалье // Вестник Забайкальского государственного университета. 2020. Т. 26. № 7. С. 33-43. doi: 10.21209/2227-9245-2020-26-7-33-43.
  16. Лукьянов П.Ю., Железняк И.И., Гурулев А.А. Устройство для послойного измерения физических свойств ледяного массива в условиях его естественного залегания // Приборы и техника эксперимента. 2017. № 6. С. 90-93. doi: 10.7868/S0032816217060076.
  17. Алексеев В.Р. Наледи. Новосибирск: Наука, 1987. 159 с.
  18. Черных В.Н., Аюржанаев А.А., Жарникова М.А., Содномов Б.В., Шихов А.Н., Цыдыпов Б.З., Гармаев Е.Ж., Пьянков С.В. Картографирование наледей в трансграничном бассейне р. Чикой // Географический вестник. 2022. № 3 (62). С. 169-179. doi: 10.17072/2079-7877-2022-3-169-179.
  19. Hall D.K., Riggs G.A., Salomonson V.V. Development of methods for mapping global snow cover using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data // Remote Sens. Environ. 1995. Vol. 54. P. 127–140. doi: 10.1016/0034-4257(95)00137-P.
  20. Алексеев В.Р., Макарьева О.М., Шихов А.Н., Нестерова Н.В., Осташов А.А., Семакина А.В. Каталог и атлас гигантских наледей-тарынов северо-востока России // В сборнике: Четвертые Виноградовские чтения. гидрология от познания к мировоззрению. Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова. Санкт-Петербургский государственный университет. Санкт-Петербург, 2020. С. 1037-1042.
  21. Бордонский Г.С., Гурулев А.А. Особенности радиотеплового излучения ледяных покровов водоемов с различной степенью минерализации // Водные ресурсы. 2008. Т. 35. № 2. С. 210-215.
  22. Гурулев А.А., Крылов С.Д. Использование радиотеплового излучения для контроля загрязнения дельты реки Селенги // География и природные ресурсы. 2004. № 1. С. 72-75.
  23. Клепиков И.Н., Шарков Е.А. Теоретические исследования собственного излучения резконеоднородных неизотермических сред//Исслед. Земли из космоса. 1992. № 6. С. 3-15.
  24. Тихонов В.В., Хвостов И.В., Романов А.Н., Шарков Е.А., Боярский Д.А., Комарова Н.Ю., Синицкий А.И. Особенности собственного излучения Обской губы в L-диапазоне в период ледостава // Исследование Земли из космоса. 2020. № 3. С. 59-76. doi: 10.31857/S0205961420030070.
  25. Никитин О.Р., Садовский И.Н., Ковалёв М.В. СВЧ-радиометрия водной поверхности // Методы и устройства передачи и обработки информации. 2008. № 10. С. 106-112.
  26. Гурулев А.А., Орлов А.О., Цыренжапов С.В. Тепловое излучение трехслойной среды с тонким промежуточным слоем // Исследование Земли из космоса. 2011. № 4. С. 5-11.
  27. Гурулев А.А., Орлов А.О., Цыренжапов С.В. Влияние наледей на радиотепловое излучение пресных ледяных покровов // Естественные и технические науки. 2018. № 8 (122). С. 109-111.
  28. Quigley D., Alfè D., Slater B. On the stability of ice 0, ice I, and Ih // Journ. of Chemical Physics. 2014. V. 141. P. 161102.
  29. Бордонский Г.С., Орлов А.О. Признаки возникновения льда "0" в увлажнённых нанопористых средах при электромагнитных измерениях // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2017. Т. 105. № 8. С. 483-488.
  30. Korobeynikov S.M., Royak M.E., Melekhov A.V., Agoris D.P., Pyrgioti E., Soloveitchik Yu.G. Surface conductivity at the interface between ceramics and transformer oil // Journal of Physics D: Applied Physics. 2005. Vol. 38. No. 6. P. 915-921. doi: 10.1088/0022-3727/38/6/021.
  31. Бордонский Г.С., Гурулев А.А., Орлов А.О., Цыренжапов С.В. Изучение фактора потерь льда наледи из пресной воды в миллиметровом диапазоне // Сибирский аэрокосмический журнал. 2022. Т. 23. № 3. С. 532-541. doi: 10.31772/2712-8970-2022-23-3-532-541.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».