К.Н. Суслов1, А.С. Ященко2, С.В. Кривальцевич3

1−3 Омский научный центр СО РАН (Институт радиофизики и физической электроники) (г. Омск, Россия)

Постановка проблемы. Международный союз электросвязи рекомендует для расчета диэлектрической проницаемости влажных почв в широком диапазоне частот использовать модель Добсона. Однако эта модель была создана на основании экспериментальных данных, полученных на частотах выше 1 ГГц для почв умеренной климатической зоны. В работе исследуется возможность использования модели Добсона для расчета диэлектрической проницаемости почв Арктического региона в широком диапазоне частот.

Цель. Произвести измерения образцов почв Арктического региона в широком частотном диапазоне при положительных и отрицательных температурах.

Результаты. Показано, что диэлектрические характеристики органической и минеральной почв Арктического региона в диапазоне частот 1 МГц − 8 ГГц как при положительных, так и при отрицательных температурах существенно отличаются друг от друга. Проведено оценочное сравнение экспериментально полученных данных о диэлектрической проницаемости почв со значениями, рассчитанными по модели Добсона. Установлено, что виды диэлектрических спектров, рассчитанного по модели Добсона для почв умеренной климатической зоны и измеренного в лабораторных условиях для образцов почв Арктического региона, также заметно отличаются друг от друга.

Практическая значимость. Проведенный сравнительный анализ данных свидетельствует о непригодности модели Добсона для оценки диэлектрических характеристик подстилающей поверхности в Арктике. Полученные экспериментальные зависимости могут быть полезны при оценке направленных характеристик излучающих систем, расположенных вблизи подстилающей поверхности, а также прогнозирование характера распространения земной волны в Арктике.

Суслов К.Н., Ященко А.С., Кривальцевич С.В. Диэлектрические характеристики почв Арктического региона // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 9. С. 127−134. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202109-12

1. Mironov V.L., Kosolapova L.G., Fomin S.V., Savin I.V. 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 // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2019. V. 57. № 6. P. 773–785.
2. Mironov V.L., Kerr Y., Kosolapova L. G., Savin I. V., Muzalevskiy K.V. A Temperature-Dependent Dielectric Model for Thawed and Frozen Organic Soil at 1.4 GHz // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2015. V. 8. № 9. P. 773–785.
3. Dobson M.С., Ulaby F.T., Hallikainen M.T., El-Rayes M.A. Microwave dielectric behavior of wet soil. Part II: Dielectric mixing models // IEEE Trans. on Geosci and Remote Sens. 1985. V. GE-23. № 1. P. 35−45. 
4. Peplinski N.R., Ulaby F.T., Dobson M.C. Dielectric properties of soils in the 0.3−1.3 GHz range // IEEE Trans Geosci. and Remote Sens. 1995. V. 33. № 3. P. 803−807. 
5. Mironov V.L., Bobrov P.P., Fomin S.V. Multirelaxation Generalized Refractive Mixing Dielectric Model of Moist Soils // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2013. V. 10. № 3. P. 603–606.
6. Mialon A. et al., Comparison of Dobson and Mironov dielectric models in the SMOS soil moisture retrieval algorithm // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2015. V. 53. № 6. P. 3084–3094.
7. Bobrov P.P., Repin A.V., Rodionova O.V. Wideband Frequency Domain Method of Soil Dielectric Property Measurements // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2015. V. 53. № 5. P. 2366–2372.
8. Bobrov P.P., Kroshka E.S., Lapina A.S., Repin A.V. Relaxation model of complex relative permittivity of sandstones for the frequency range from 10 kHz to 1 GHz // 2017 Progress In Electromagnetics Research Symposium − Spring (PIERS). 2017.
9. Electrical characteristics of the surface of the Earth. URL: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.527-4-201706I!!PDF-E.pdf (дата обращения: 16.06.2021).