Библиотека института физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Главная

Базы данных

Труды сотрудников ИФ СО РАН - результаты поиска

Вид поиска

Каталог книг и брошюр библиотеки ИФ СО РАН

Каталог журналов библиотеки ИФ СО РАН

Труды сотрудников ИФ СО РАН

Область поиска

в найденном

Найдено в других БД:

Каталог книг и брошюр библиотеки ИФ СО РАН (1)

Формат представления найденных документов:
полный	информационный	краткий

Отсортировать найденные документы по:
автору	заглавию	году издания	типу документа

Поисковый запрос: (<.>K=Soils<.>)

Общее количество найденных документов : 76
Показаны документы с 1 по 20

1-20 21-40 41-60 61-76

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Bobrov P. P., Kroshka E. S., Muzalevskiy K. V.
Заглавие : The effect of dielectric relaxation processes on the complex dielectric permittivity of soils at frequencies from 10 kHz to 8 GHz—Part II: Broadband analysis
Колич.характеристики :11 с
Место публикации : IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 2024. - Vol. 62. - Ст.2000411. - ISSN 01962892 (ISSN), DOI 10.1109/TGRS.2023.3340693. - ISSN 15580644 (eISSN)
Примечания : Cited References: 51
Аннотация: This article is the second in a series evaluating the effect of dielectric relaxation processes on the relatively effective complex dielectric permittivity (RCP) of soils. Part II is based on the results of experimental measurements in the frequency range 10 kHz to 8–20 GHz. The broadband dielectric spectrum model includes the high-frequency part as a model of the dielectric mixture and the relaxation part as the sum of three relaxation processes modeled by the Debye and Cole–Cole formulas. For modeling the high-frequency part of the spectrum, the Dobson and Mironov models were considered as possible options. As stated in Part I, the influence of relaxation processes on the imaginary part of the RCP extends up to frequencies of units of gigahertz. The increase in the imaginary part in these models was compensated by unrealistically high values of the specific electrical conductivity of free and bound water. We examined the correspondence of these models to experimental data at frequencies above 2–5 GHz, assuming that the conductivity of bound and free water is zero. The parameters of relaxation processes were found while solving the least-square optimization problem using the technique for determining the continuous distribution of relaxation times (DRTs). Found process parameters depend on the content of clay, organic carbon, and moisture of the samples. The more clay is in the soil, the greater the strength of these processes is. The influence of organic carbon with the conditions being equal consists in the reduction of the real and imaginary parts of RCP.
Смотреть статью,
WOS
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Каравайский, Андрей Юрьевич, Фомин, Сергей Викторович, Лукин, Юрий Иванович
Заглавие : Модель комплексной диэлектрической проницаемости органо-минеральных почв, учитывающая минеральный состав и содержание органического вещества
Колич.характеристики :21 с
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2024. - № 1. - Ст.6. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2024.1.9; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 29
Аннотация: На основе рефракционной диэлектрической модели создана одночастотная диэлектрическая модель талых и мерзлых лесных почв корневой зоны, учитывающая влияние как минеральной, так и органической компоненты почвенной смеси. Модель разработана для частоты 435 МГц на основе диэлектрических измерений пяти почв, в которых содержание органического вещества варьировалось от 11,1 до 54,4 % и глины от 21,1 до 40,9 %. Диэлектрические измерения были проведены в диапазоне массовой влажности от сухого состояния до наименьшей влагоемкости и диапазоне температур от – 30 до 25 ℃. В исследуемом диапазоне температур коэффициент детерминации между рассчитанными с использованием предложенной модели и измеренными значениями действительной (ε') и мнимой (ε") частями комплексной диэлектрической проницаемости составляет 0,988 – 0,997 для ε' и 0,957 – 0,971 для ε". Нормированное среднеквадратическое отклонение при этом составило 6 – 5,6 % для ε' и 20,2 – 21,2 % для ε". Разработанная диэлектрическая модель может быть применена в алгоритмах дистанционного зондирования при восстановлении значения влажности лесных почв корневой зоны из данных радарного и радиометрического зондирования.The single-frequency dielectric model of thawed and frozen forest soils in the root zone based on the refractive dielectric model was created, taking into account the influence of both the mineral and organic components of the soil mixture. The dielectric model was created on at 435 MHz the basis of the laboratory dielectric measurements of five soils with organic matter content in the range from 11.1 to 54.4 % and clay content from 21.1 to 40.9 %. Dielectric measurements were carried out in the range of the gravimetric moisture from the dry state to the lowest moisture capacity and in the temperature range from –30 to 25 ℃. The coefficient of determination between the predicted and measured values for real and imaginary parts of the complex permittivity are 0.988 - 0.997 and 0.957 - 0.971, respectively. The normalized standard deviations in this case are 6 - 5.6 % and 20.2 - 21.2 % for real and imaginary parts of the complex permittivity, respectively. The developed dielectric model can be used in remote sensing algorithms of soil moisture retrieval of forest soils in the root zone from the data radar and radiometric.
Смотреть статью,
РИНЦ
Найти похожие

Вид документа : Статья из сборника (выпуск продолж. издания)
Шифр издания :
Автор(ы) : Karavayskiy A. Yu., Lukin Y. I.
Заглавие : The effect of clay content on the spectra of permetivity of mineral soils at positive temperatures
Колич.характеристики :4 с
Коллективы : Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves 2023
Место публикации : Conf. Proc. - Radiat. Scatt. Electromagn. Waves, RSEMW. - 2023. - P.456-459. - , DOI 10.1109/RSEMW58451.2023.10201998
Примечания : Cited References: 17. - The work was financially supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Fund for Support of Scientific and Scientific and Technical Activities within the framework of the scientific project No. 22-27-20112
Аннотация: In this research, it was studied the crossover frequencies of the spectra of the real part of the permittivity of moist mineral soils with different clay content from 10 to 64% in the frequency range from 15 MHz to 15 GHz and in the temperature range from 25 to 0 °C. Based on the experimental dependences obtained, empirical models were proposed for the average crossover frequency of the soil of the real part of the permittivity spectra in the range of changes of these frequencies values with temperature changes, as well as for the half-widths of the ranges of changes.
Scopus,
Scopus
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Каравайский, Андрей Юрьевич, Лукин, Юрий Иванович, Погорельцев, Евгений Ильич
Заглавие : Диэлектрический метод измерения содержания незамерзшей воды в минеральной почве
Место публикации : Криосфера Земли. - 2023. - Т. 27, № 1. - С. 23-34. - ISSN 15607496 (ISSN), DOI 10.15372/KZ20230103; Earth’s Cryosphere. - ISSN 25419994 (ISSN eng. vers.)
Примечания : Библиогр.: 41
Аннотация: Путем совместных измерений содержания незамерзшей воды в мерзлой естественной минеральной почве диэлектрическим, калориметрическим и контактным методами подтверждена возможность практического применения диэлектрического метода для измерения содержания незамерзшей воды. Количество незамерзшей воды в калориметрическом и контактном методах оценивалось путем измерения влажности образцов за счет содержания незамерзшей воды, в диэлектрическом методе - путем измерения максимального содержания связанной воды. Определено, что значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, измеренные с помощью калориметрического метода для образцов одного типа почвы с разной первоначальной влажностью, различаются в пределах 17 %. Значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, найденные контактным методом, и значения содержания связанной воды в мерзлой почве, найденные диэлектрическим методом, лежат в диапазоне значений, измеренных с помощью калориметрического метода. Значения содержания связанной воды, найденные диэлектрическим методом, и значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, полученные контактным методом, различаются не более чем на 17 %.The possibility of using the dielectric method to determine the unfrozen water content in the frozen natural mineral soil was proved by establishing the relationship between the contents of soil water forms measured by the dielectric, calorimetric, and contact methods. The unfrozen water content in the sample was measured by the calorimetric and contact methods. In the dielectric method, it was estimated by measuring the maximum content of bound water. The unfrozen water content measured by the calorimetric method in the soil samples with different initial water contents varied within 17 %. The unfrozen water content measured by the contact method and the bound water content determined by the dielectric method were within the ranges of values determined by the calorimetric method. The values of the bound water content obtained by the dielectric method and the unfrozen water content obtained by the contact method differed by no more than 17 %.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Karavaisky A. Yu., Lukin Y. I.
Заглавие : Dielectric model of the upper organic layer of forest soils for a frequency of 435 MHz
Колич.характеристики :12 с
Место публикации : Izv. Atmos. Ocean. Phys. - 2023. - Vol. 59, Is. 9. - P.1208-1219. - ISSN 00014338 (ISSN), DOI 10.1134/S0001433823090104. - ISSN 1555628X (eISSN)
Примечания : Cited References: 57. - We are grateful to Cand. Sci. (Phys.–Math.) K.V. Muzalevskii, Head of the Laboratory of Remote Sensing Radiophysics, for supporting this work, as well as to I.V. Savin for selecting the studied soil samplesThe study was performed within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of Russia, project no. 0287-2021-0034
Аннотация: A dielectric model based on the refractive dielectric model of the mixture of thawed and frozen forest organic soils in the root zone for a frequency of 435 MHz has been developed. The model is created on the basis of dielectric measurements of four soils whose organic matter content varies in the range from 15 to 31%. The dielectric measurements are carried out in the range of the gravimetric moisture from 0 to 0.6 g/g and temperature range from –30 to 25°C. The coefficient of determination (R2) between values calculated by themodel and measured values of the real (ε') and imaginary (ε'') parts of complex dielectric permittivity is 0.97. The normalized root-mean-square error is 16 and 21% for the real and imaginary parts of the complex dielectric permittivity, respectively. This dielectric model may be applied in remote sensing algorithms when retrieving the value of forest soil moisture in the root zone from radar and radiometric data.
Смотреть статью
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Особенности радиометрического зондирования влажности тундровых почв в P-диапазоне частот
Колич.характеристики :21 с
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2023. - № 12. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2023.12.9; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 25
Аннотация: В данной работе в P-диапазоне частот (409 МГц) теоретически исследуются особенности микроволнового излучения тундровых почв в процессе протаявания деятельного слоя. В вертикальном сечении, почвы деятельного слоя характеризовались профилями объемной влажности, весового содержания органического вещества, временными рядами физической температуры. Радиояркостная температура деятельного слоя тундровых почв рассчитывалась на основе феноменологической модели радиотеплового излучения слоисто-неоднородного неизотермического полупространства. При моделировании радиояркостной температуры использовалась диэлектрическая модель, позволяющая рассчитать действительную и мнимую части относительной комплексной диэлектрической проницаемости тундровых почв с высоким содержанием органического вещества 35%-80%, в диапазоне температур от −30 °С до +25 °С. Показано, что по мере протаявания деятельного слоя тундровых почв наблюдается явление интерференции излучательной способности, амплитуда которой определяется видом вертикального профиля содержания органического вещества. Для рассмотренных видов профилей влажности и содержания органического вещества, интерференцией излучательной способности можно пренебречь при протаявании деятельного слоя на глубину более 18.5 см. В случае, если объемная влажность протаявающей части деятельного слоя почв меньше (или близка к) максимальному содержанию связанной воды, то явление интерференции излучательной способности не наблюдается. Выполненные оценки показали, что средняя глубина зондирования влажности для рассмотренных тундровых почв не превышает 4.5см.In this paper, in the P-band (409 MHz), the features of tundra soils microwave emission are theoretically studied during the thawing of active layer. The soils in vertical section of active layer were characterized by the profiles of volumetric moisture, weight content of organic matter, and time series of physical temperature. The brightness temperature of the active layer of tundra soils was calculated based on the phenomenological model of microwave emission for a stratified non-isothermal half-space. A dielectric model that allows to calculate the real and imaginary parts of the relative complex dielectric constant of tundra soils with a high organic matter content of 35%-80%, in the temperature range from -30C to +25C was used to modeling the brightness temperature. As a result, It was shown that as the active layer of tundra soils thaws, the interference of emissivity is observed, the amplitude of which is determined by the kind of vertical profile of the organic matter content. The interference of emissivity can be neglected when the active layer thaws more than 18.5 cm. If the volumetric moisture of the thawing part of the active layer is less than (or close to) the maximum content of bound water, then interference of emissivity is not observed. Modeling showed that the average sensing depth of tundra soil moisture does not exceed 4.5 cm.
Смотреть статью,
РИНЦ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Фомин, Сергей Викторович, Каравайский, Андрей Юрьевич
Заглавие : Зависимость отражательных свойств агропочв в сверхширокой полосе частот от типа, степени шероховатости поверхности и профилей влажности агропочв
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2022. - № 11. - Ст.6. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2022.11.15; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 30. - Работа выполнена в рамках гранта РНФ и Красноярского краевого фонда науки No 22-17-20042
Аннотация: В данной работе исследовано влияние объемной влажности от 0% до 40% (вертикальных профилей влажности), плотности сухого сложения от 0.4 до 1.8 г/см3, содержания глинистой фракции от 0.15 до 0.55 г/г (типа агропочвы), среднеквадратических отклонений (СКО) высот неровностей поверхности от 0 до 4 см почвенного покрова на вариации коэффициента отражения в сверхширокой полосе частот от 100-400 МГц до 1.26-2.4 ГГц. Расчет коэффициента отражения выполнен для гладкой и шероховатой границы почвенного покрова. При расчете коэффициента отражения использовалась двух-релаксационная диэлектрическая модель Миронова (входные параметры: плотность сухого сложения, содержание глинистой фракции, объемная влажность почвы, частота электромагнитной волны). Показано, что коэффициент отражения является неоднозначной функцией содержания глинистой фракции и плотности сухого сложения почв; погрешность восстановления высоких значений влажности почв может быть в 5 раз выше, чем для сухих почв. По отношению к содержанию глинистой фракции и плотности сухого сложения почвы, СКО высот неровностей поверхности почвы является доминирующим параметром неопределенность в задании, которого существенно влияет на погрешность восстановления влажности почв. Для рассмотренных разнообразных вертикальных профилей влажности почвы, показано, что эффективная толщина поверхностного слоя агропочвы, формирующего коэффициент отражения, не превышает 2 см при частоте зондирования выше 1 ГГц. При объемной влажности поверхности почвы более 28% величина коэффициента отражения во всем исследованном диапазоне частот от 433 МГц до 1.26 ГГц не зависит от вертикального распределения влаги. Проведенные исследования устанавливают количественные ограничения на точность восстановления влажности почвы при заданной погрешности исходных параметров модели: содержание глинистой фракции, плотности сухого сложения почвы, степени шероховатости поверхности почвы, которые должны учитываться при разработке алгоритмов дистанционного зондирования влажности агропочв.In this article, the impact of volumetric moisture from 0% to 40% (vertical moisture profiles), dry bulk density from 0.4 to 1.8 g/cm3, clay content from 0.15 to 0.55 g/g (agrosoil type), standard deviations heights of surface roughness from 0 to 4 cm of soil on the variations of reflection coefficient in the ultra-wide frequency band from 100-400 MHz to 1.26-2.4 GHz were investigated. The reflection coefficient was calculated for a smooth and rough soil surface. Mironov's two-relaxation dielectric model was used (input parameters: dry bulk density, clay content, volumetric moisture, frequency of electromagnetic wave) to calculating the reflection coefficient. It is shown that the reflection coefficient is an ambiguous function of the clay content and the dry bulk density; the error in retrieving high values of soil moisture can be 5 times higher than for dry soils. In relation to the clay content and the dry bulk density, the soil roughness is the dominant parameter, which uncertainty, significantly effects on the error of soil moisture retrieving. For the considered various vertical profiles of soil moisture, it is shown that the effective thickness of topsoil, which forms the reflection coefficient, does not exceed 2 cm at a sensing frequency above 1 GHz. When the volumetric moisture content of soil surface is more than 28%, the reflection coefficient in the frequency range from 433 MHz to 1.26 GHz does not depend on the vertical distribution of moisture in soil. The conducted studies establish quantitative limitations on the accuracy of soil moisture retrieval for a given error in the initial parameters of the model: the clay content, the dry bulk density, soil surface roughness, which should be taken into account when developing algorithms for remote sensing of agrosoil moisture.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Savin I. V., Muzalevskiy K. V., Mironov V. L.
Заглавие : A dielectric model of thawed and frozen Arctic organic soils at 435 MHz
Коллективы : SB RAS project [0287-2021-0034]
Место публикации : Remote Sens. Lett. - 2022. - Vol. 13, Is. 5. - P.452-459. - ISSN 2150-704X, DOI 10.1080/2150704X.2022.2041761. - ISSN 2150-7058(eISSN)
Примечания : Cited References: 15. - This work was supported by the SB RAS project No. 0287-2021-0034
Предметные рубрики: P-BAND RADAR
Аннотация: A refractive-mixing dielectric model for frozen and thawed organic-rich soils at a frequency of 435 MHz was developed in this letter. The model was developed based on the dielectric measurements of five soil samples in which organic matter content was variated from 35% to 80% (by weight). Dielectric measurements were conducted in the range of volumetric soil moisture from ~2% to 60%, and the range of temperature from −30°C to 25°C. Coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) between predicted by the model and measured values for real (ε ') and imaginary (ε '') part of complex relative permittivity are R2ε '= 0.989 (RMSEε '=0.602) and R2ε ''= 0.906 (RMSEε ''=0.404), respectively. The developed dielectric model can be used for creating remote sensing algorithms (soil moisture retrieval in the root zone, active layer thickness and ice content measuring in permafrost area, etc.) in P-band.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS
Найти похожие

Вид документа : Статья из сборника (выпуск продолж. издания)
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V.
Заглавие : Numerical-analytical model of reflection coefficient for rough soil surface in wide frequency range
Коллективы : IEEE All-Russian Microwave Conference
Место публикации : Proceedings - 2022 IEEE 8th All-Russian Microwave Conference, RMC 2022. - 2022. - 8th IEEE All-Russian Microwave Conference, RMC 2022 (23 - 25 November 2023, Moscow, Russian Federation) Conference code: 187597. - P.305-308. - , DOI 10.1109/RMC55984.2022.10079255
Примечания : Cited References: 18. - The investigation supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Science Foundation, project №22-17-20042
Аннотация: In this work, a numerical-analytical model of reflection coefficient for rough soil surface in wide frequency band was proposed. The field of reflected wave from the rough soil surface is presented as the sum of secondary fields from an infinite set of elementary horizontal scattering plates (with a given average size). The field from each elementary scattering plate is represented as an average field from the result of stochastic interference of an infinite set of coherent elementary sources of secondary waves. The vertical position of the elementary sources is determined by the stochastic height of the soil surface within elementary plate. The case of the coherent component and the total value (coherent+diffuse components) of reflection coefficient is considered. On the basis of the created model of reflection coefficient, a broadband method for simultaneously retrieved the root-mean-square deviation of the stochastic soil surface heights and volumetric soil moisture was developed. The results have a wide application value both for single-frequency and multi-frequency radar and radiometric methods of soil moisture measuring.
Смотреть статью,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

10.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Широкополосный рефлектометрический метод измерения влажности и степени шероховатости поверхности почвы
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2022. - № 12. - Ст.6. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2022.12.5
Примечания : Библиогр.: 31. - Работа выполнена в рамках гранта РНФ и Красноярского краевого фонда науки № 22-17-20042
Аннотация: В данной работе предложена численно-аналитическая модель коэффициента отражения электромагнитной волны от шероховатой границы почвенного покрова, на основе которой, в диапазоне частот от 520 МГц до 1,26 ГГц, разработан широкополосный метод измерения среднеквадратического отклонения (СКО) высот неровностей и объемной влажности поверхности почв. При построении модели коэффициента отражения, поле отраженной волны от шероховатой границы почвенного покрова представлено в виде суммы вторичных полей от бесконечного множества элементарных горизонтальных рассеивающих площадок (с заданным средним размером), набор которых на поверхности почвы осуществляется в пределах первой зоны Френеля. Поле каждой элементарной рассеивающей площадки представляется в виде среднего поля от результата стохастической интерференции бесконечного множества когерентных элементарных источников вторичных волн с плоским фронтом, вертикальное положение которых определено высотой неровностей в каждой точке поверхности почвы в пределах размеров элементарной рассеивающей площадки. Показано, что созданная модель описывает величину полного значения коэффициента отражения (когерентная и диффузная компоненты) с коэффициентом детерминации R2=0,981 и СКО не более 0,35дБ относительно коэффициента отражения, рассчитанного с использованием метода конечных разностей и метода интегральных уравнений. На примере 16 почвенных образцов, комплексная диэлектрическая проницаемость которых измерена для широкого диапазона плотностей 0,7–1,8 г/см3, влажности, гранулометрического состава (0–76%) и содержания органического вещества (0,6–6,9%) показана принципиальная возможность восстановления СКО высот неровностей и объемной влажности шероховатой поверхности почвенного покрова с коэффициентом детерминации СКО не хуже, чем R2=0,909 (СКО=0,4 см) и R2=0,975 (СКО=2%), соответственно, относительно истинных значений. Результаты работы имеют широкое прикладное значения как для одночастотных, так и многочастотных методов обработки радарных и радиометрических данных с целью разработки новых алгоритмов повышенной точности измерения влажности почв.In this article, a numerical-analytical model of the reflection coefficient of an electromagnetic wave from a rough soil surface is proposed. Based on the created model of reflection coefficient, in the frequency range from 520 MHz to 1.26 GHz, a broadband method for the root-mean-square deviation (RMS) of heights and volumetric moisture of rough soil surface is developed. When the model of reflection coefficient creating, the field of reflected wave from the rough soil surface was presented as the sum of secondary fields from an infinite set of elementary horizontal scattering plates (with a given average size). The field from each elementary scattering plate is represented as an average field from the result of stochastic interference of an infinite set of coherent elementary sources of secondary waves. The vertical position of the elementary sources is determined by the stochastic height of the soil surface within elementary plate. It is shown that the created model describes the total value of reflection coefficient (coherent and diffuse components) with the determination coefficient of R2=0.981 and root-mean square error (RMSE) no more than 0.35 dB, relative to the reflection coefficient, calculated by the finite difference method and the advanced integral equations method. The possibility of RMS heights and volumetric moisture of rough soil surface retrieval, relative to the true values, was shown no worse than R2=0.909 (RMSE=0.4 cm) and R2=0.975 (RMSE=2%), respectively. This analysis was carried out on the example of 16 soil samples, the complex permittivity of which was measured for a wide range of dry bulk densities from 0.7 g/cm3 to 1.8 g/cm3, moisture content, texture with variation clay content from 0% to 76% and organic matter content from 0.6% to 6.9%. The results have a wide application value both for single-frequency and multi-frequency radar and radiometric methods of soil moisture measuring.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

11.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Savin I. V., Muzalevskiy K. V.
Заглавие : Dielectric Model for Thawed Organic Soils at Frequency of 435 MHz
Место публикации : IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. - 2021. - Vol. 18. Is. 2. - P.218-221. - ISSN 1545-598X (ISSN), DOI 10.1109/LGRS.2020.2975027. - ISSN 1558-0571 (eISSN)
Примечания : Cited References: 16
Аннотация: To date, models describing the complex dielectric constant (CDC) of tundra soils with different contents of organic matter (more than 30%) in the P-band were poorly reported and not developed. In this letter, a refractive dielectric model for moist organic soils at a frequency of 435 MHz was developed. The model was developed on the basis of dielectric measurements of five samples of organic soils with different organic content from 35% to 80% and the soil moisture from air-dry to field capacity at a temperature of 20 °C. The developed model is a function of only two parameters, namely, the organic content by weight and volumetric soil moisture. The new model and future BIOMASS mission will be creating the bases for developing new soil moisture profile retrieving algorithms in the root zone.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

12.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Fomin S. V., Muzalevskiy K. V.
Заглавие : Dielectric Model for Thawed Mineral Soils at a Frequency of 435 MHz
Место публикации : IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. - 2021. - Vol. 18, Is. 2. - P.222-225. - ISSN 1545-598X (ISSN), DOI 10.1109/LGRS.2020.2972559. - ISSN 1558-0571 (eISSN)
Примечания : Cited References: 20. - This work was supported by the Program of SB RAS, project №0356-2019-0004
Аннотация: A single-frequency dielectric model at 435 MHz for mineral soils is proposed. The dielectric model was created on the basis of the laboratory dielectric measurements of three soil samples with clay content in the range of 9.1%-41.3%. The input parameters of the dielectric model are volumetric soil moisture and clay content. The output parameter of the dielectric model is complex permittivity (CP). The model prediction errors are comparable with the errors of instrumental measurements of the CP for refractive index and normalized attenuation 0.1-0.3 and 0.06-0.12, respectively, in terms of root-mean-square error (RMSE). The comparative analysis of dielectric predictions in the case of the developed model proved to obtain a better accuracy than the existing dielectric models. The created model may be recommended for practical use in the algorithms of soil-moisture retrieval in the P-band.
Смотреть статью,
Читать в сети ИФ,
Scopus,
WOS
Найти похожие

13.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Fomin S. V., Muzalevskiy K. V.
Заглавие : A dielectric model for frozen mineral soils at a frequency of 435 MHz
Место публикации : Remote Sens. Lett. - 2021. - Vol. 12, Is. 9. - P.944-950. - ISSN 2150704X (ISSN), DOI 10.1080/2150704X.2021.1947537
Примечания : Cited References: 16. - This work was supported by the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation [project No. 0287-2021-0034]
Аннотация: A single frequency refractive mixing dielectric model at 435 MHz for frozen mineral soils is proposed. The model was created based on the laboratory dielectric measurements of three soil samples in the ranges of soil moisture from 0.01cm3 cm−3 to 0.42cm3 cm−3, temperature from– 30°C to– 1°C, clay content (by weight) from 9.1% to 41.3%. Coefficient of determination R2 and root mean square error (RMSE) predicted by the model and measured values for real () and imaginary () part of the complex relative permittivity (CRP) are = 0.988 (= 0.323) and = 0.987 (= 0.100). Compared to well-known spectroscopic models, this model is simpler in practical engineering use. The input parameters of the model are the volumetric soil moisture, temperature and the content of the clay fraction. The output parameters are the real and imaginary parts of the CRP. The created model may be used to develop new remote sensing retrieval algorithms of temperature, the content of unfrozen water and ice in the root zone of frozen soils for northern regions.ε 'ε ''R2ε 'RMSEε 'R2ε ''RMSEε ''
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

14.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Mironov V. L., Karavayskiy A. Yu., Lukin Y. I., Molostov I. P.
Заглавие : A dielectric model of thawed and frozen Arctic soils considering frequency, temperature, texture and dry density
Место публикации : Int. J. Remote Sens. - 2020. - Vol. 41, Is. 10. - P.3845-3865. - ISSN 0143-1161, DOI 10.1080/01431161.2019.1708506. - ISSN 1366-5901 (eISSN)
Примечания : Cited References: 39
Аннотация: A dielectric model was developed for thawed and frozen mineral soils, based on the refractive mixing dielectric formula and the dielectric measurement data for three soils collected in the Arctic tundra of the Yamal Peninsula. The refractive mixing dielectric model was used in conjunction with the Debye multi relaxation equations as a theoretical model to fit the measured complex relative permittivity spectra as a function of soil moisture and temperature. As a result, the dielectric spectroscopic parameters for the various components of water in the soil, such as the low- and high-frequency limits of the complex relative permittivity, the times of the corresponding relaxations, and the specific conductivity, were simultaneously determined for soils with different clay contents for all measured temperatures. As the theoretical temperature dependences of these parameters, the Clausius–Mossotti, Eyring, and linear equations for the conductivity were used. By using approximations of the measured data with these formulas, the parameters of the temperature-dependent model were derived, such as the coefficient of volume expansion, energy and entropy of activation, and coefficient of thermal conductivity. A set of the parameters discussed above in conjunction with the refractive mixing formula is a temperature- and mineralogically dependent multi-relaxation spectroscopic dielectric model, which enables estimation of the permittivity of moist soils as a function of dry soil density, moisture, frequency, temperature, and texture. The statistical error of the proposed dielectric model was estimated in terms of the normalized root-mean-square error (nRMSE), which was equal to 5% and 25% for the dielectric constant and dielectric loss factor, respectively.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

15.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Дистанционное измерение профилей влажности в пахотном слое почвы на основе поляриметрических наблюдений коэффициента отражения в P- и C-диапазонах частот. Эксперимент
Место публикации : Соврем. проблемы дистанц. зондир. Земли из космоса. - 2020. - Т. 17, № 3. - С. 145-148. - ISSN 2070-7401 (ISSN), DOI 10.21046/2070-7401-2020-17-3-145-148. - ISSN 2411-0280 (eISSN)
Примечания : Библиогр.: 5. - Работа выполнена в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований № 18-05-00405, методика измерения коэффициентов отражения была развита при поддержке проекта государственного задания № 0356-2019-0004
Аннотация: В данном сообщении экспериментально подтверждена принципиальная возможность дистанционного измерения профилей влажности в пахотном слое почвы с пригодной для практического применения точностью на основе поляриметрических измерений коэффициента отражения на двух частотах 630 МГц и 5,4 ГГц. Коэффициенты отражения измерялись под углом 35° импульсным методом в ходе естественных циклов испарения и увлажнения пахотного слоя почвы на участке сельскохозяйственного поля, находящегося под паром в районе пос. Минино, Красноярский край. Профили влажности почвы восстанавливались в ходе решения обратной задачи, информативным признаком в которой выступало отношение коэффициентов обратного радарного рассеяния на согласованных линейных поляризациях. Отношение коэффициентов обратного радарного рассеяния было оценено в скалярном приближении метода Кирхгофа в виде отношения коэффициентов отражения по мощности, измеренных на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Среднеквадратическое отклонение и коэффициент детерминации между восстановленными и измеренными значениями объёмной влажности в поверхностном слое почвы толщиной 10 см оказались равны 2,2 % и 0,91 соответственно. Исследование показывает перспективность разработки поляриметрических многочастотных радиолокационных систем комбинированного сверхвысокочастотного и дециметрового диапазонов для дистанционного зондирования профилей влажности пахотного слоя почв.This report experimentally confirmed the fundamental possibility of remote sensing of moisture profiles in the arable soil layer with practical acceptable accuracy based on polarimetric measurements of the reflection coefficient at two frequencies of 630 MHz and 5.4 GHz. Reflection coefficients were measured at an angle of 35° by the impulse method, during natural cycles of the evaporation and moistening of soil arable layer in a plot of an agricultural field under steam in the area of Minino village, Krasnoyarsk region. Soil moisture profiles were retrieved in the course of solving the inverse problem, in which cost function was the ratio of the backscattering coefficients taken on coincident linear polarizations. The ratio of the backscattering coefficients was estimated by the scalar Kirchhoff approximation in the form of a ratio of power reflection coefficients, which were measured on horizontal and vertical polarizations. The standard deviation and the determination coefficient between the retrieved and measured soil moisture in the 10 cm topsoil were 2.2 % and 0.91, respectively. The study shows the prospects of developing polarimetric multi-frequency radar systems of combined UHF and SHF bands for remote sensing of moisture profiles in the arable layer of soils.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

16.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Savin I. V., Mironov V. L., Muzalevskiy K. V., Fomin S. V., Karavaiskiy A. Yu., Ruzicka Z., Lukin Y. I.
Заглавие : Dielectric database of organic Arctic soils (DDOAS)
Место публикации : Earth Syst. Sci. Data. - 2020. - Vol. 12, Is. 4. - P.3481-3487. - ISSN 1866-3508 (ISSN), DOI 10.5194/essd-12-3481-2020. - ISSN 1866-3516 (eISSN)
Примечания : Cited References: 31
Аннотация: This article presents a Dielectric database of organic Arctic soils (DDOAS). The DDOAS was created based on dielectric measurements of seven samples of organic-rich soils collected in various parts of the Arctic tundra: Yamal and Taimyr Peninsula, Samoilovsky Island (the Russian Federation), and Northern Slope of Alaska (U.S.). The organic matter content (by weight) of the soil samples presented varied from 35 % to 90 %. The refractive index (RI) and normalized attenuation coefficient (NAC) were measured under laboratory conditions by the coaxial waveguide method in the frequency range from ~ 10 MHz to ~ 16 GHz, while the moisture content changed from air-dry to field capacity and the temperature from −40 °C to +25 °C. The total number of measured values of the RI and NAC contained in the database is more than 1.5 million values. The created database can serve not only as a source of experimental data for the development of new soil dielectric models for the Arctic tundra but also as a source of training data for artificial intelligence satellite algorithms of soil moisture retrievals based on neural networks. DDOAS is presented as Excel files. The files of DDOAS are available on http://doi.org/10.5281/zenodo.3819912 (Savin and Mironov, 2020).
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

17.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Mironov V. L., Kosolapova L. G., Fomin S. V., Savin I. V.
Заглавие : Experimental analysis and empirical model of the complex permittivity of five organic soils at 1.4 GHz in the temperature range from −30 °C to 25 °C
Место публикации : IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 2019. - Vol. 51, Is. 6. - P.3778 - 3787. - ISSN 0196-2892, DOI 10.1109/TGRS.2018.2887117
Примечания : Cited References: 26. - This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research under Grant 16-05-00572.
Аннотация: The dielectric measurements were made for five organic soils taken from the tundra territories of Alaska, Yamal, and Taimyr, with the content of organic matter varying from 35% to 80%. The measurements were carried out in the temperature range from −30 °C to 25 °C, frequencies from 0.45 to 16 GHz and soil moisture from close to zero to the field moisture capacity. The refractive mixing model was applied to fit the measurements of the soil’s complex refractive index (CRI) as a function of soil moisture, with the values of temperature being fixed. As a result, a respective dielectric model was developed. The amounts of bound and transient water in the thawed and frozen soils were introduced as parameters of the developed model and derived as a function of temperature and content of soil organic matter. The other parameters which concern the CRIs of soil solids as well as bound, transient, and liquid soil water or ice components were derived as a function of temperature. The errors of the proposed model estimated in terms of the values of normalized root-mean-sqaure error for the real and imaginary parts of the soil complex relative permittivity appeared to be 6%–7% and 23%, respectively. The proposed dielectric model can be applied in active and passive remote sensing, in particular, for the SMOS, SMAP, and Aquarius missions after testing in ground-based experiments.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

18.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Sachkova A. S., Kovel E. S., Churilov G. N., Stom D. I., Kudryasheva N. S.
Заглавие : Biological activity of carbonic nano-structures—comparison via enzymatic bioassay
Место публикации : J. Soils Sed. - 2019. - Vol. 19, Is. 6. - P.2689–2696. - ISSN 14390108 (ISSN) , DOI 10.1007/s11368-018-2134-9
Примечания : Cited References: 38. - This work was supported by the state budget allocated to the fundamental research at the Russian Academy of Sciences, project 0356-2017-0017; PRAN-32, Program: “Nanostructures: physics, chemistry, biology, technological basis.” Study of ROS involvement to antioxidant activity of humic substances was supported by the Russian Science Foundation, grant 16-14-10115.
Аннотация: Purpose: The aim of the work is to compare the biological activity of carbonic nano-structures of natural and artificial origination, namely, humic substances (HS) and fullerenols. Materials and methods: The representative of the fullerenol group, С60Оy(OH)x where у + x = 20–22, was chosen. Enzyme-based luminescent bioassay was applied to evaluate toxicity and antioxidant properties of HS and fullerenol (F); chemiluminescent luminol method was used to study a content of reactive oxygen species (ROS) in the solutions. Toxicity of the bioactive compounds was evaluated using effective concentrations ЕС50; detoxification coefficients DOxT were applied to study and compare antioxidant activity of the compounds. Antioxidant activity and ranges of active concentrations of the bioactive compounds were determined in model solutions of organic and inorganic oxidizers—1,4-benzoquinone and potassium ferricianide. Results and discussion: Values of ЕС50 revealed higher toxicity of HS than F (0.005 and 0.108 g L−1, respectively); detoxifying concentrations of F were found to be lower. Antioxidant ability of HS was demonstrated to be time-dependent; the 50-min preliminary incubation in oxidizer solutions was suggested as optimal for the detoxification procedure. On the contrary, F’ antioxidant effect demonstrated independency on time. Antioxidant effect of HS did not depend on amphiphilic characteristics of the media (values of DOxT were 1.3 in the solutions of organic and inorganic oxidizers), while this of F was found to depend: it was maximal (DOxT = 2.0) in solutions of organic oxidizer, 1,4-benzoquinone. Conclusions: Both HS and F demonstrated toxicity and low-concentration antioxidant ability; however, quantitative characteristics of their effects were different. The differences were explained with HS polyfunctionality, higher ability to decrease ROS content, non-rigidity, and diffusion restrictions in their solutions. Antioxidant effect of the bioactive compounds was presumably attributed to catalytic redox activity of their π-fragments. The paper demonstrates a high potential of luminescent enzymatic bioassay to study biological activity of nano-structures of natural and artificial origination.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

19.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Mironov V. L., Savin I. V.
Заглавие : Spectroscopic Multirelaxation Dielectric Model of Thawed and Frozen Arctic Soils Considering the Dependence on Temperature and Organic Matter Content
Место публикации : Izv. Atmos. Ocean. Phys. - 2019. - Vol. 55, Is. 9. - P.986-995. - ISSN 0001-4338, DOI 10.1134/S0001433819090305. - ISSN 1555-628X(eISSN)
Примечания : Cited References: 16
Предметные рубрики: SMOS BRIGHTNESS TEMPERATURES
RELAXATION
BOREAL
Аннотация: A temperature spectroscopic dielectric model of moist soils developed on the basis of measurements of six samples of thawed and frozen Arctic soils with different contents of organic matter, from 30 to 90%, is presented. This model allows predicting complex permittivity values of moist soil that are in a good agreement with dielectric measurements. It is applicable in a frequency range from 0.05 to 15 GHz, a temperature range from ‒30° to +25°C, and a moisture range from 0.009 to 1.001 g/g. It can be recommended for use in remote sensing algorithms of moisture and temperature of soil using space radiometric and radar data.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS
Найти похожие

20.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Миронов, Валерий Леонидович, Савин, Игорь Викторович
Заглавие : Спектроскопическая многорелаксационная диэлектрическая модель талых и мерзлых арктических почв, учитывающая зависимости от температуры и содержания органического вещества
Место публикации : Исслед. Земли из космоса. - 2019. - № 1. - С. 62-73. - ISSN 02059614 (ISSN), DOI 10.31857/S0205-96142019162-73
Примечания : Библиогр.: 17
Аннотация: В статье представлена температурная спектроскопическая диэлектрическая модель влажных почв, разработанная на основе измерений шести талых и мерзлых арктических почв с различным содержанием органического вещества, от 30 до 90%. Созданная модель позволяет прогнозировать значения комплексной диэлектрической проницаемости влажной почвы, которые хорошо соответствуют данным диэлектрических измерений. Она применима в диапазоне частот от 0.05 до 15 ГГц, диапазоне температур от -30° до +25 °C, диапазоне влажностей от 0.009 до 1.001 г/г и может быть рекомендована к использованию в алгоритмах дистанционного зондирования (ДЗ) влажности и температуры почвенного покрова с использованием данных космического радиометрического и радарного зондирования.The article presents the temperature spectroscopic dielectric model of moist soils, developed on the basis of measurements of six thawed and frozen Arctic soils with different contents of organic matter, from 30 to 90%. This model allows predicting the complex permittivity values of moist soil, which are in good agreement with the data of dielectric measurements. The model is applicable in the frequency range from 0.05 to 15 GHz, the temperature range from –30° to +25 °C, the humidity range from 0.009 to 1.001 g/g. The model for use in remote sensing algorithms of humidity and soil temperature using space radiometric and radar sensing data can be recommended.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие