С.А. Варнаков1, К. Н. Суслов2, А.С. Ященко3, С.В. Кривальцевич4

1-4 Омский научный центр СО РАН (Институт радиофизики и физической электроники) (г. Омск, Россия)

Постановка проблемы. Диэлектрическая модель Добсона, рекомендованная Международным союзом электросвязи для оценки радиофизических характеристик подстилающей поверхности, разработана на основании экспериментальных данных, полученных на частотах выше 1 ГГц для пяти типов почв умеренной климатической зоны. Расчет комплексной диэлектрической проницаемости для почв и грунтов, существенно отличающихся по гранулометрическому составу от используемых при разработке этой модели, сопряжен с заметным ростом погрешности, особенно на частотах ниже 1 ГГц. Существует альтернативная обобщенная рефракционная диэлектрическая модель Миронова, созданная на основании статистического анализа данных, полученных для десятков видов почв умеренной климатической зоны и Арктики, но также для частот СВЧ-диапазона волн. Диэлектрические данные на частотах, относящихся к УКВ-диапазону, получены лишь для отдельных типов почв и искусственно созданных сыпучих смесей.

Цель. Произвести измерение комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) образцов почв Арктики и суглинка умеренной климатической зоны в диапазоне частот от 0,1 до 4 ГГц.

Результаты. Получены данные по измерению КДП почв Арктики и юга Западной Сибири в диапазоне частот от 0,1 до 4 ГГц. Установлено, что вид экспериментально определенных и теоретически рассчитанных зависимостей КДП от влажности, соответствующих разным типам почв, заметно отличаются друг от друга.

Практическая значимость. Полученные эмпирические зависимости КДП от влажности могут быть использованы при оценке радиофизических характеристик некоторых типов влажных почв Арктики и суглинистой почвы юга Западной Сибири в диапазоне частот 0,1…4 ГГц, которые, в свою очередь, необходимы при оценке характеристик радиотрасс, обработке данных спутниковых радиометров и радиолокаторов, геолокационном зондировании и др.

Варнаков С.А., Суслов К.Н., Ященко А.С., Кривальцевич С.В. Диэлектрические характеристики образцов почв Арктики и юга Западной Сибири // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 8. С. 37-44. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202208-04

1. Sommerfeld A.N. Propagation of Waves in Wireless Telegraphy // Ann. Phys. (Leipzig). 1909. V. 28. P. 665-737.
2. Анализ моделей диэлектрической проницаемости водной среды, используемых в задачах дистанционного зондирования акваторий URL: http://www.iki.rssi.ru/books/2013sadovsky.pdf (date of access: 22.06.2022).
3. Лещанский Ю.И., Лебедева Г.Н., Шумилин В.Д. Электрические параметры песчаного и глинистого грунтов в диапазоне сантиметровых,  дециметровых и метровых волн // Известия высших учебных заведений. Сер. Радиофизика. 1971. Т. 14.
   № 4. С. 562–569.
4. Wang J., Schmugge T., Williams D. Dielectric constants of soils at microwave frequencies II. Technical report 1238. National Administration. NASA. 1978.
5. Electrical characteristics of the surface of the Earth. URL: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.527-6-202109-I!!PDF-E.pdf (дата доступа: 22.06.2022).
6. 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.
7. Soil Moisture Active Passive (SMAP) Algorithm Theoretical Basis Document
8. Level 2 & 3 Soil Moisture (Passive) Data Products URL: file:///D:/SMAP/2021/484_L2_SM_P_ATBD_rev_F_final_Aug2020.pdf (дата доступа: 22.06.2022).
9. 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.
10. 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.
11. Бобров П.П., Красноухова В.Н., Крошка Е.С., Лапина А.С. Моделирование процессов диэлектрической релаксации во влажных песчаных породах // Известия высших учебных заведений. Сер. Физика. 2017. Т. 60. № 4. С. 135-140.
12. Единый государственный реестр почв России. Торфяные болотные деградирующие (минерализующиеся). URL: http://egrpr.esoil.ru/content/soils/soil163.html (дата доступа: 22.06.2022).
13. Единый государственный реестр почв России. Тундровые поверхностно-глеевые дифференцированные торфянисто-перегнойные (глееземы дифференцированные, в том числе оподзоленные тундровые). URL: http://egrpr.esoil.ru/content/soils/soil010.html (дата доступа: 22.06.2022).
14. Единый государственный реестр почв России. Черноземы солонцеватые URL: http://egrpr.esoil.ru/content/soils/soil132.html (дата доступа: 22.06.2022).