Temperature- and texture-dependent dielectric model for frozen and thawed mineral soils at a frequency of 1.4 GHz

Миронов, В. Л.; Косолапова, Л. Г.; Lukin, Yu. I.; Karavaysky, A. Y.; Molostov, Illia P.

doi:10.1016/j.rse.2017.08.007

Cited by 35 publications

(33 citation statements)

References 19 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…This indicates that the dielectric constant properties exhibited relatively minor variation in the real and imaginary parts within the 1-2 GHz frequency range, irrespective of the soil texture and moisture contents. This is consistent with the findings of other researchers [2,5,9,12,13,20,24,31,32]. At frequencies below 1.5 GHz, ε′ was only weakly frequency dependent, and dielectric losses were generally low.…”

Section: Discussionsupporting

confidence: 93%

“…To describe the dielectric constant of such a mixture, Dobson et al [11,12] developed a semi-empirical model for soil. Dobson proposed an empirical approach to compute the dielectric constant of soil in the microwave spectrum of 1.4-18 GHz and a dielectric model in the range of 0.3-1.3 GHz [1,12,30,32]. The following input data is required for the Dobson model: soil moisture (m 3 /m 3 ), dry soil bulk density (g/cm 3 ), the clay (%) and sand (%), the soil effective temperature (K), and the solid particle density.…”

Section: Soil Dielectric Modelsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Mineral Soil Texture–Land Cover Dependency on Microwave Dielectric Models in an Arid Environment

Gharechelou

Tateishi

Johnson

2020

Land

View full text Add to dashboard Cite

In this study, we measured and characterized the relative dielectric constant of mineral soils over the 0.3–3.0 frequency range, and compared our measurements with values of three dielectric constant simulation models (the Wang, Dobson, and Mironov models). The interrelationship between land cover and soil texture with respect to the dielectric constant was also investigated. Topsoil samples (0–10 cm) were collected from homogenous areas based on a land unit map of the study site, located in the Gamsar Plain in northern Iran. The field soil samples were then analyzed in the laboratory using a dielectric probe toolkit to measure the soil dielectric constant. In addition, we analyzed the behaviors of the dielectric constant of the soil samples under a variety of moisture content and soil fraction conditions (after oven-drying the field samples), with the goal of better understanding how these factors affect microwave remote sensing backscattering characteristics. Our laboratory dielectric constant measurements of the real part (ε′) of the frequency dependence between the factors showed the best agreement with the results obtained by the Mironov, Dobson, and Wang models, respectively, but our laboratory measurements of the imaginary part (ε″) did not respond well and showed a higher value in low frequency because of salinity impacts. All data were analyzed by integrating them with other geophysical data in GIS, such as land cover and soil textures. The result of the dielectric constant properties analysis showed that land cover influences the moisture condition, even within the same soil texture type.

show abstract

Section: Discussionsupporting

confidence: 93%

Section: Soil Dielectric Modelsmentioning

confidence: 99%

Mineral Soil Texture–Land Cover Dependency on Microwave Dielectric Models in an Arid Environment

Gharechelou

Tateishi

Johnson

2020

Land

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Несвязанная вода обладает свойствами, близкими к объемной воде вне почвы, и в мерзлых почвах присутствует только в виде льда. Связанная вода взаимодействует с твердой поверхностью частиц [2], и ее физические свойства отличаются от свойств объемной воды, в частности, как показано в [3], связанная вода имеет диэлектрическую проницаемость, отличную от объемной воды, как при положительных, так и при отрицательных температурах. Часть связанной воды в мерзлых почвах превращается в лед малыми порциями по мере уменьшения температуры, а часть остается незамерзшей.…”

Section: Introductionunclassified

“…Авторами работ [8,9] была разработана температурно-зависимая рефракционная диэлектрическая модель (ТРДМ) для талых и мерзлых почв, данная модель учитывает различные компоненты воды в почвах. Предложенная модель была протестирована с использованием данных диэлектрических измерений и показала хорошее соответствие между рассчитанными и измеренными величинами комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) [3]. Также в [8,9]…”

Section: Introductionunclassified

The dielectric method of measurement the latent heat of ice fusion during thawing of frozen soil.

Mironov¹,

Karavaysky²,

Lukin³

et al. 2018

JRE

View full text Add to dashboard Cite

Статья поступила в редакцию 5 декабря 2018 г. Аннотация. Проведены экспериментальные исследования изменения массы незамерзшей воды, содержащейся в мерзлой Nа-бентонитовой глине в диапазоне температур от-30 до 0 °C и диапазоне массовых влажностей от 0 до 1 г/г с помощью диэлектрического метода. Предложен калориметрический метод измерения удельной скрытой теплоты плавления льда в связанную и несвязанную воду при нагревании мерзлой почвы. Предложен метод измерения скрытой теплоты плавления льда в мерзлой почве в процессе нагревания методом диэлектрических измерений. С целью обоснования предложенной методики проведено сравнение скрытой теплоты плавления льда при нагревании бентонитовой глины, полученной методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), с рассчитанной с помощью диэлектрического метода. Ключевые слова: диэлектрическая модель, диэлектрическая проницаемость, мерзлые почвы, незамерзшая вода, незамерзающая вода, связанная вода, фазовые переходы, дифференциальная сканирующая калориметрия.

show abstract

“…На некоторых неглубоких озёрах было обнаружено резкое уменьшение коэффициента обратного радарного рассеяния (КОР) в момент достижения льдом дна озера. Уменьшение КОР [13] происходит вследствие потерь мощности волны на отражение при смене диэлектрического контраста границы лёд-вода (3,15-80) на меньшийлёдосадочная порода (3, [14,15]. Данное явление позволило авторам [11,12] впервые классифицировать тундровые озёра по глубине (<1м,…”

unclassified

Numerical-analytical model of backscattering coefficient of pure lake ice in C-band

Muzalevskiy¹,

Yeltsov²,

Faguet³

et al. 2019

JRE

View full text Add to dashboard Cite

1 Институт физики им. Л.В. Киренского -обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, 660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, д.50, стр.38 2 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр-т. Академика Коптюга, д.3 Статья поступила в редакцию 11 ноября 2019 г. Аннотация. В данной работе предложена численно-аналитическая модель диффузного рассеяния волн C-диапазона частот случайной слоистонеоднородной средой ледового покрова пресноводного озера, учитывающая отражение волны от границы лёд-вода. Созданная модель позволяет рассчитать коэффициент рассеяния от ледового покрова в зависимости от длины корреляции и среднего объемного содержания пузырьков воздуха в ледовой толще. При этом полагалось, что среднее объемное содержания пузырьков воздуха не зависит от толщины льда. Тестирование предложенной модели было выполнено для одного из озёр, расположенных в дельте реки Лена, с использованием радарных данных спутника Sentinel-1 и данных о температуре приземного воздуха в период с сентября 2017 по июнь 2018 гг. Данные о температуре приземного воздуха использовались для оценки толщины ледового покрова на основе эмпирической модели Лебедева, описывающей связь толщины льда и суммы абсолютных значений отрицательных температур приземного воздуха, с учетом толщины снежного покрова. Предложенная модель со среднеквадратическим отклонением RMSE=0,2дБ и квадратом коэффициента корреляции R 2 =0,960 описывает измеренные Sentinel-1 временные зависимости сечения рассеяния в зависимости от толщины льда на тестовом участке озера. Кроме того, созданная модель позволяет с погрешностью RMSE=17,6см и R 2 =0,811 прогнозировать толщину льда,

show abstract

Temperature- and texture-dependent dielectric model for frozen and thawed mineral soils at a frequency of 1.4 GHz

Cited by 35 publications

References 19 publications

Mineral Soil Texture–Land Cover Dependency on Microwave Dielectric Models in an Arid Environment

Mineral Soil Texture–Land Cover Dependency on Microwave Dielectric Models in an Arid Environment

The dielectric method of measurement the latent heat of ice fusion during thawing of frozen soil.

Numerical-analytical model of backscattering coefficient of pure lake ice in C-band

Contact Info

Product

Resources

About