In situ estimation of ice crystal properties at the South Pole using LED calibration data from the IceCube Neutrino Observatory
The IceCube Neutrino Observatory instruments about 1 km 3 of deep, glacial ice at the geographic South Pole. It uses 5160 photomultipliers to detect Cherenkov light emitted by charged relativistic particles. An unexpected light propagation effect observed by the experiment is an anisotropic attenuat...
Published in: | The Cryosphere |
---|---|
Main Authors: | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , |
Format: | Article in Journal/Newspaper |
Language: | English |
Published: |
Copernicus Publications
2024
|
Subjects: | |
Online Access: | https://doi.org/10.5194/tc-18-75-2024 https://doaj.org/article/26f630cffc47491ebaac7cf7801c70c5 |
id |
ftdoajarticles:oai:doaj.org/article:26f630cffc47491ebaac7cf7801c70c5 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
Directory of Open Access Journals: DOAJ Articles |
op_collection_id |
ftdoajarticles |
language |
English |
topic |
Environmental sciences GE1-350 Geology QE1-996.5 |
spellingShingle |
Environmental sciences GE1-350 Geology QE1-996.5 R. Abbasi M. Ackermann J. Adams N. Aggarwal J. Aguilar M. Ahlers M. Ahrens J.-M. Alameddine A. A. Alves Junior N. M. B. Amin K. Andeen T. Anderson G. Anton C. Argüelles Y. Ashida S. Athanasiadou S. Axani X. Bai A. Balagopal V M. Baricevic S. Barwick V. Basu R. Bay J. Beatty K. H. Becker J. Becker Tjus J. Beise C. Bellenghi S. Benda S. BenZvi D. Berley E. Bernardini D. Besson G. Binder D. Bindig E. Blaufuss S. Blot F. Bontempo J. Book J. Borowka C. Boscolo Meneguolo S. Böser O. Botner J. Böttcher E. Bourbeau J. Braun B. Brinson J. Brostean-Kaiser R. Burley R. Busse M. Campana E. Carnie-Bronca C. Chen Z. Chen D. Chirkin K. Choi B. Clark L. Classen A. Coleman G. Collin A. Connolly J. Conrad P. Coppin P. Correa S. Countryman D. Cowen R. Cross C. Dappen P. Dave C. De Clercq J. DeLaunay D. Delgado López H. Dembinski K. Deoskar A. Desai P. Desiati K. de Vries G. de Wasseige T. DeYoung A. Diaz J. C. Díaz-Vélez M. Dittmer H. Dujmovic M. DuVernois T. Ehrhardt P. Eller R. Engel H. Erpenbeck J. Evans P. Evenson K. L. Fan A. Fazely A. Fedynitch N. Feigl S. Fiedlschuster A. Fienberg C. Finley L. Fischer D. Fox A. Franckowiak E. Friedman A. Fritz P. Fürst T. Gaisser J. Gallagher E. Ganster A. Garcia S. Garrappa L. Gerhardt A. Ghadimi C. Glaser T. Glüsenkamp T. Glauch N. Goehlke J. Gonzalez S. Goswami D. Grant S. Gray T. Grégoire S. Griswold C. Günther P. Gutjahr C. Haack A. Hallgren R. Halliday L. Halve F. Halzen H. Hamdaoui M. Ha Minh K. Hanson J. Hardin A. Harnisch P. Hatch A. Haungs K. Helbing J. Hellrung F. Henningsen L. Heuermann S. Hickford C. Hill G. Hill K. Hoffman K. Hoshina W. Hou T. Huber K. Hultqvist M. Hünnefeld R. Hussain K. Hymon S. In N. Iovine A. Ishihara M. Jansson G. Japaridze M. Jeong M. Jin B. Jones D. Kang W. Kang X. Kang A. Kappes D. Kappesser L. Kardum T. Karg M. Karl A. Karle U. Katz M. Kauer J. Kelley A. Kheirandish K. Kin J. Kiryluk S. Klein A. Kochocki R. Koirala H. Kolanoski T. Kontrimas L. Köpke C. Kopper J. Koskinen P. Koundal M. Kovacevich M. Kowalski T. Kozynets E. Krupczak E. Kun N. Kurahashi N. Lad C. Lagunas Gualda M. Larson F. Lauber J. Lazar J. Lee K. Leonard A. Leszczyńska M. Lincetto Q. Liu M. Liubarska E. Lohfink C. Love C. J. Lozano Mariscal L. Lu F. Lucarelli A. Ludwig W. Luszczak Y. Lyu W. Y. Ma J. Madsen K. Mahn Y. Makino S. Mancina W. Marie Sainte I. Mariş S. Marka Z. Marka M. Marsee I. Martinez-Soler R. Maruyama T. McElroy F. McNally J. V. Mead K. Meagher S. Mechbal A. Medina M. Meier S. Meighen-Berger Y. Merckx J. Micallef D. Mockler T. Montaruli R. Moore B. Morse M. Moulai T. Mukherjee R. Naab R. Nagai U. Naumann A. Nayerhoda J. Necker M. Neumann H. Niederhausen M. Nisa S. Nowicki A. Obertacke Pollmann M. Oehler B. Oeyen A. Olivas R. Orsoe J. Osborn E. O'Sullivan H. Pandya D. Pankova N. Park G. Parker E. N. Paudel L. Paul C. Pérez de los Heros L. Peters J. Peterson S. Philippen S. Pieper A. Pizzuto M. Plum Y. Popovych A. Porcelli M. Prado Rodriguez B. Pries R. Procter-Murphy G. Przybylski C. Raab J. Rack-Helleis M. Rameez K. Rawlins Z. Rechav A. Rehman P. Reichherzer G. Renzi E. Resconi S. Reusch W. Rhode M. Richman B. Riedel E. Roberts S. Robertson S. Rodan G. Roellinghoff M. Rongen C. Rott T. Ruhe L. Ruohan D. Ryckbosch D. Rysewyk Cantu I. Safa J. Saffer D. Salazar-Gallegos P. Sampathkumar S. Sanchez Herrera A. Sandrock M. Santander S. Sarkar M. Schaufel H. Schieler S. Schindler B. Schlüter T. Schmidt J. Schneider F. Schröder L. Schumacher G. Schwefer S. Sclafani D. Seckel S. Seunarine A. Sharma S. Shefali N. Shimizu M. Silva B. Skrzypek B. Smithers R. Snihur J. Soedingrekso A. Søgaard D. Soldin C. Spannfellner G. Spiczak C. Spiering M. Stamatikos T. Stanev R. Stein T. Stezelberger T. Stürwald T. Stuttard G. Sullivan I. Taboada S. Ter-Antonyan W. Thompson J. Thwaites S. Tilav K. Tollefson C. Tönnis S. Toscano D. Tosi A. Trettin C. F. Tung R. Turcotte J. P. Twagirayezu B. Ty M. Unland Elorrieta K. Upshaw N. Valtonen-Mattila J. Vandenbroucke N. van Eijndhoven D. Vannerom J. van Santen J. Vara J. Veitch-Michaelis S. Verpoest D. Veske C. Walck W. Wang T. B. Watson C. Weaver P. Weigel A. Weindl J. Weldert C. Wendt J. Werthebach M. Weyrauch N. Whitehorn C. Wiebusch N. Willey D. Williams M. Wolf G. Wrede J. Wulff X. Xu J. P. Yanez E. Yildizci S. Yoshida S. Yu T. Yuan Z. Zhang P. Zhelnin In situ estimation of ice crystal properties at the South Pole using LED calibration data from the IceCube Neutrino Observatory |
topic_facet |
Environmental sciences GE1-350 Geology QE1-996.5 |
description |
The IceCube Neutrino Observatory instruments about 1 km 3 of deep, glacial ice at the geographic South Pole. It uses 5160 photomultipliers to detect Cherenkov light emitted by charged relativistic particles. An unexpected light propagation effect observed by the experiment is an anisotropic attenuation, which is aligned with the local flow direction of the ice. We examine birefringent light propagation through the polycrystalline ice microstructure as a possible explanation for this effect. The predictions of a first-principles model developed for this purpose, in particular curved light trajectories resulting from asymmetric diffusion, provide a qualitatively good match to the main features of the data. This in turn allows us to deduce ice crystal properties. Since the wavelength of the detected light is short compared to the crystal size, these crystal properties include not only the crystal orientation fabric, but also the average crystal size and shape, as a function of depth. By adding small empirical corrections to this first-principles model, a quantitatively accurate description of the optical properties of the IceCube glacial ice is obtained. In this paper, we present the experimental signature of ice optical anisotropy observed in IceCube light-emitting diode (LED) calibration data, the theory and parameterization of the birefringence effect, the fitting procedures of these parameterizations to experimental data, and the inferred crystal properties. |
format |
Article in Journal/Newspaper |
author |
R. Abbasi M. Ackermann J. Adams N. Aggarwal J. Aguilar M. Ahlers M. Ahrens J.-M. Alameddine A. A. Alves Junior N. M. B. Amin K. Andeen T. Anderson G. Anton C. Argüelles Y. Ashida S. Athanasiadou S. Axani X. Bai A. Balagopal V M. Baricevic S. Barwick V. Basu R. Bay J. Beatty K. H. Becker J. Becker Tjus J. Beise C. Bellenghi S. Benda S. BenZvi D. Berley E. Bernardini D. Besson G. Binder D. Bindig E. Blaufuss S. Blot F. Bontempo J. Book J. Borowka C. Boscolo Meneguolo S. Böser O. Botner J. Böttcher E. Bourbeau J. Braun B. Brinson J. Brostean-Kaiser R. Burley R. Busse M. Campana E. Carnie-Bronca C. Chen Z. Chen D. Chirkin K. Choi B. Clark L. Classen A. Coleman G. Collin A. Connolly J. Conrad P. Coppin P. Correa S. Countryman D. Cowen R. Cross C. Dappen P. Dave C. De Clercq J. DeLaunay D. Delgado López H. Dembinski K. Deoskar A. Desai P. Desiati K. de Vries G. de Wasseige T. DeYoung A. Diaz J. C. Díaz-Vélez M. Dittmer H. Dujmovic M. DuVernois T. Ehrhardt P. Eller R. Engel H. Erpenbeck J. Evans P. Evenson K. L. Fan A. Fazely A. Fedynitch N. Feigl S. Fiedlschuster A. Fienberg C. Finley L. Fischer D. Fox A. Franckowiak E. Friedman A. Fritz P. Fürst T. Gaisser J. Gallagher E. Ganster A. Garcia S. Garrappa L. Gerhardt A. Ghadimi C. Glaser T. Glüsenkamp T. Glauch N. Goehlke J. Gonzalez S. Goswami D. Grant S. Gray T. Grégoire S. Griswold C. Günther P. Gutjahr C. Haack A. Hallgren R. Halliday L. Halve F. Halzen H. Hamdaoui M. Ha Minh K. Hanson J. Hardin A. Harnisch P. Hatch A. Haungs K. Helbing J. Hellrung F. Henningsen L. Heuermann S. Hickford C. Hill G. Hill K. Hoffman K. Hoshina W. Hou T. Huber K. Hultqvist M. Hünnefeld R. Hussain K. Hymon S. In N. Iovine A. Ishihara M. Jansson G. Japaridze M. Jeong M. Jin B. Jones D. Kang W. Kang X. Kang A. Kappes D. Kappesser L. Kardum T. Karg M. Karl A. Karle U. Katz M. Kauer J. Kelley A. Kheirandish K. Kin J. Kiryluk S. Klein A. Kochocki R. Koirala H. Kolanoski T. Kontrimas L. Köpke C. Kopper J. Koskinen P. Koundal M. Kovacevich M. Kowalski T. Kozynets E. Krupczak E. Kun N. Kurahashi N. Lad C. Lagunas Gualda M. Larson F. Lauber J. Lazar J. Lee K. Leonard A. Leszczyńska M. Lincetto Q. Liu M. Liubarska E. Lohfink C. Love C. J. Lozano Mariscal L. Lu F. Lucarelli A. Ludwig W. Luszczak Y. Lyu W. Y. Ma J. Madsen K. Mahn Y. Makino S. Mancina W. Marie Sainte I. Mariş S. Marka Z. Marka M. Marsee I. Martinez-Soler R. Maruyama T. McElroy F. McNally J. V. Mead K. Meagher S. Mechbal A. Medina M. Meier S. Meighen-Berger Y. Merckx J. Micallef D. Mockler T. Montaruli R. Moore B. Morse M. Moulai T. Mukherjee R. Naab R. Nagai U. Naumann A. Nayerhoda J. Necker M. Neumann H. Niederhausen M. Nisa S. Nowicki A. Obertacke Pollmann M. Oehler B. Oeyen A. Olivas R. Orsoe J. Osborn E. O'Sullivan H. Pandya D. Pankova N. Park G. Parker E. N. Paudel L. Paul C. Pérez de los Heros L. Peters J. Peterson S. Philippen S. Pieper A. Pizzuto M. Plum Y. Popovych A. Porcelli M. Prado Rodriguez B. Pries R. Procter-Murphy G. Przybylski C. Raab J. Rack-Helleis M. Rameez K. Rawlins Z. Rechav A. Rehman P. Reichherzer G. Renzi E. Resconi S. Reusch W. Rhode M. Richman B. Riedel E. Roberts S. Robertson S. Rodan G. Roellinghoff M. Rongen C. Rott T. Ruhe L. Ruohan D. Ryckbosch D. Rysewyk Cantu I. Safa J. Saffer D. Salazar-Gallegos P. Sampathkumar S. Sanchez Herrera A. Sandrock M. Santander S. Sarkar M. Schaufel H. Schieler S. Schindler B. Schlüter T. Schmidt J. Schneider F. Schröder L. Schumacher G. Schwefer S. Sclafani D. Seckel S. Seunarine A. Sharma S. Shefali N. Shimizu M. Silva B. Skrzypek B. Smithers R. Snihur J. Soedingrekso A. Søgaard D. Soldin C. Spannfellner G. Spiczak C. Spiering M. Stamatikos T. Stanev R. Stein T. Stezelberger T. Stürwald T. Stuttard G. Sullivan I. Taboada S. Ter-Antonyan W. Thompson J. Thwaites S. Tilav K. Tollefson C. Tönnis S. Toscano D. Tosi A. Trettin C. F. Tung R. Turcotte J. P. Twagirayezu B. Ty M. Unland Elorrieta K. Upshaw N. Valtonen-Mattila J. Vandenbroucke N. van Eijndhoven D. Vannerom J. van Santen J. Vara J. Veitch-Michaelis S. Verpoest D. Veske C. Walck W. Wang T. B. Watson C. Weaver P. Weigel A. Weindl J. Weldert C. Wendt J. Werthebach M. Weyrauch N. Whitehorn C. Wiebusch N. Willey D. Williams M. Wolf G. Wrede J. Wulff X. Xu J. P. Yanez E. Yildizci S. Yoshida S. Yu T. Yuan Z. Zhang P. Zhelnin |
author_facet |
R. Abbasi M. Ackermann J. Adams N. Aggarwal J. Aguilar M. Ahlers M. Ahrens J.-M. Alameddine A. A. Alves Junior N. M. B. Amin K. Andeen T. Anderson G. Anton C. Argüelles Y. Ashida S. Athanasiadou S. Axani X. Bai A. Balagopal V M. Baricevic S. Barwick V. Basu R. Bay J. Beatty K. H. Becker J. Becker Tjus J. Beise C. Bellenghi S. Benda S. BenZvi D. Berley E. Bernardini D. Besson G. Binder D. Bindig E. Blaufuss S. Blot F. Bontempo J. Book J. Borowka C. Boscolo Meneguolo S. Böser O. Botner J. Böttcher E. Bourbeau J. Braun B. Brinson J. Brostean-Kaiser R. Burley R. Busse M. Campana E. Carnie-Bronca C. Chen Z. Chen D. Chirkin K. Choi B. Clark L. Classen A. Coleman G. Collin A. Connolly J. Conrad P. Coppin P. Correa S. Countryman D. Cowen R. Cross C. Dappen P. Dave C. De Clercq J. DeLaunay D. Delgado López H. Dembinski K. Deoskar A. Desai P. Desiati K. de Vries G. de Wasseige T. DeYoung A. Diaz J. C. Díaz-Vélez M. Dittmer H. Dujmovic M. DuVernois T. Ehrhardt P. Eller R. Engel H. Erpenbeck J. Evans P. Evenson K. L. Fan A. Fazely A. Fedynitch N. Feigl S. Fiedlschuster A. Fienberg C. Finley L. Fischer D. Fox A. Franckowiak E. Friedman A. Fritz P. Fürst T. Gaisser J. Gallagher E. Ganster A. Garcia S. Garrappa L. Gerhardt A. Ghadimi C. Glaser T. Glüsenkamp T. Glauch N. Goehlke J. Gonzalez S. Goswami D. Grant S. Gray T. Grégoire S. Griswold C. Günther P. Gutjahr C. Haack A. Hallgren R. Halliday L. Halve F. Halzen H. Hamdaoui M. Ha Minh K. Hanson J. Hardin A. Harnisch P. Hatch A. Haungs K. Helbing J. Hellrung F. Henningsen L. Heuermann S. Hickford C. Hill G. Hill K. Hoffman K. Hoshina W. Hou T. Huber K. Hultqvist M. Hünnefeld R. Hussain K. Hymon S. In N. Iovine A. Ishihara M. Jansson G. Japaridze M. Jeong M. Jin B. Jones D. Kang W. Kang X. Kang A. Kappes D. Kappesser L. Kardum T. Karg M. Karl A. Karle U. Katz M. Kauer J. Kelley A. Kheirandish K. Kin J. Kiryluk S. Klein A. Kochocki R. Koirala H. Kolanoski T. Kontrimas L. Köpke C. Kopper J. Koskinen P. Koundal M. Kovacevich M. Kowalski T. Kozynets E. Krupczak E. Kun N. Kurahashi N. Lad C. Lagunas Gualda M. Larson F. Lauber J. Lazar J. Lee K. Leonard A. Leszczyńska M. Lincetto Q. Liu M. Liubarska E. Lohfink C. Love C. J. Lozano Mariscal L. Lu F. Lucarelli A. Ludwig W. Luszczak Y. Lyu W. Y. Ma J. Madsen K. Mahn Y. Makino S. Mancina W. Marie Sainte I. Mariş S. Marka Z. Marka M. Marsee I. Martinez-Soler R. Maruyama T. McElroy F. McNally J. V. Mead K. Meagher S. Mechbal A. Medina M. Meier S. Meighen-Berger Y. Merckx J. Micallef D. Mockler T. Montaruli R. Moore B. Morse M. Moulai T. Mukherjee R. Naab R. Nagai U. Naumann A. Nayerhoda J. Necker M. Neumann H. Niederhausen M. Nisa S. Nowicki A. Obertacke Pollmann M. Oehler B. Oeyen A. Olivas R. Orsoe J. Osborn E. O'Sullivan H. Pandya D. Pankova N. Park G. Parker E. N. Paudel L. Paul C. Pérez de los Heros L. Peters J. Peterson S. Philippen S. Pieper A. Pizzuto M. Plum Y. Popovych A. Porcelli M. Prado Rodriguez B. Pries R. Procter-Murphy G. Przybylski C. Raab J. Rack-Helleis M. Rameez K. Rawlins Z. Rechav A. Rehman P. Reichherzer G. Renzi E. Resconi S. Reusch W. Rhode M. Richman B. Riedel E. Roberts S. Robertson S. Rodan G. Roellinghoff M. Rongen C. Rott T. Ruhe L. Ruohan D. Ryckbosch D. Rysewyk Cantu I. Safa J. Saffer D. Salazar-Gallegos P. Sampathkumar S. Sanchez Herrera A. Sandrock M. Santander S. Sarkar M. Schaufel H. Schieler S. Schindler B. Schlüter T. Schmidt J. Schneider F. Schröder L. Schumacher G. Schwefer S. Sclafani D. Seckel S. Seunarine A. Sharma S. Shefali N. Shimizu M. Silva B. Skrzypek B. Smithers R. Snihur J. Soedingrekso A. Søgaard D. Soldin C. Spannfellner G. Spiczak C. Spiering M. Stamatikos T. Stanev R. Stein T. Stezelberger T. Stürwald T. Stuttard G. Sullivan I. Taboada S. Ter-Antonyan W. Thompson J. Thwaites S. Tilav K. Tollefson C. Tönnis S. Toscano D. Tosi A. Trettin C. F. Tung R. Turcotte J. P. Twagirayezu B. Ty M. Unland Elorrieta K. Upshaw N. Valtonen-Mattila J. Vandenbroucke N. van Eijndhoven D. Vannerom J. van Santen J. Vara J. Veitch-Michaelis S. Verpoest D. Veske C. Walck W. Wang T. B. Watson C. Weaver P. Weigel A. Weindl J. Weldert C. Wendt J. Werthebach M. Weyrauch N. Whitehorn C. Wiebusch N. Willey D. Williams M. Wolf G. Wrede J. Wulff X. Xu J. P. Yanez E. Yildizci S. Yoshida S. Yu T. Yuan Z. Zhang P. Zhelnin |
author_sort |
R. Abbasi |
title |
In situ estimation of ice crystal properties at the South Pole using LED calibration data from the IceCube Neutrino Observatory |
title_short |
In situ estimation of ice crystal properties at the South Pole using LED calibration data from the IceCube Neutrino Observatory |
title_full |
In situ estimation of ice crystal properties at the South Pole using LED calibration data from the IceCube Neutrino Observatory |
title_fullStr |
In situ estimation of ice crystal properties at the South Pole using LED calibration data from the IceCube Neutrino Observatory |
title_full_unstemmed |
In situ estimation of ice crystal properties at the South Pole using LED calibration data from the IceCube Neutrino Observatory |
title_sort |
in situ estimation of ice crystal properties at the south pole using led calibration data from the icecube neutrino observatory |
publisher |
Copernicus Publications |
publishDate |
2024 |
url |
https://doi.org/10.5194/tc-18-75-2024 https://doaj.org/article/26f630cffc47491ebaac7cf7801c70c5 |
geographic |
South Pole |
geographic_facet |
South Pole |
genre |
South pole The Cryosphere |
genre_facet |
South pole The Cryosphere |
op_source |
The Cryosphere, Vol 18, Pp 75-102 (2024) |
op_relation |
https://tc.copernicus.org/articles/18/75/2024/tc-18-75-2024.pdf https://doaj.org/toc/1994-0416 https://doaj.org/toc/1994-0424 doi:10.5194/tc-18-75-2024 1994-0416 1994-0424 https://doaj.org/article/26f630cffc47491ebaac7cf7801c70c5 |
op_doi |
https://doi.org/10.5194/tc-18-75-2024 |
container_title |
The Cryosphere |
container_volume |
18 |
container_issue |
1 |
container_start_page |
75 |
op_container_end_page |
102 |
_version_ |
1789973119237095424 |
spelling |
ftdoajarticles:oai:doaj.org/article:26f630cffc47491ebaac7cf7801c70c5 2024-02-04T10:04:34+01:00 In situ estimation of ice crystal properties at the South Pole using LED calibration data from the IceCube Neutrino Observatory R. Abbasi M. Ackermann J. Adams N. Aggarwal J. Aguilar M. Ahlers M. Ahrens J.-M. Alameddine A. A. Alves Junior N. M. B. Amin K. Andeen T. Anderson G. Anton C. Argüelles Y. Ashida S. Athanasiadou S. Axani X. Bai A. Balagopal V M. Baricevic S. Barwick V. Basu R. Bay J. Beatty K. H. Becker J. Becker Tjus J. Beise C. Bellenghi S. Benda S. BenZvi D. Berley E. Bernardini D. Besson G. Binder D. Bindig E. Blaufuss S. Blot F. Bontempo J. Book J. Borowka C. Boscolo Meneguolo S. Böser O. Botner J. Böttcher E. Bourbeau J. Braun B. Brinson J. Brostean-Kaiser R. Burley R. Busse M. Campana E. Carnie-Bronca C. Chen Z. Chen D. Chirkin K. Choi B. Clark L. Classen A. Coleman G. Collin A. Connolly J. Conrad P. Coppin P. Correa S. Countryman D. Cowen R. Cross C. Dappen P. Dave C. De Clercq J. DeLaunay D. Delgado López H. Dembinski K. Deoskar A. Desai P. Desiati K. de Vries G. de Wasseige T. DeYoung A. Diaz J. C. Díaz-Vélez M. Dittmer H. Dujmovic M. DuVernois T. Ehrhardt P. Eller R. Engel H. Erpenbeck J. Evans P. Evenson K. L. Fan A. Fazely A. Fedynitch N. Feigl S. Fiedlschuster A. Fienberg C. Finley L. Fischer D. Fox A. Franckowiak E. Friedman A. Fritz P. Fürst T. Gaisser J. Gallagher E. Ganster A. Garcia S. Garrappa L. Gerhardt A. Ghadimi C. Glaser T. Glüsenkamp T. Glauch N. Goehlke J. Gonzalez S. Goswami D. Grant S. Gray T. Grégoire S. Griswold C. Günther P. Gutjahr C. Haack A. Hallgren R. Halliday L. Halve F. Halzen H. Hamdaoui M. Ha Minh K. Hanson J. Hardin A. Harnisch P. Hatch A. Haungs K. Helbing J. Hellrung F. Henningsen L. Heuermann S. Hickford C. Hill G. Hill K. Hoffman K. Hoshina W. Hou T. Huber K. Hultqvist M. Hünnefeld R. Hussain K. Hymon S. In N. Iovine A. Ishihara M. Jansson G. Japaridze M. Jeong M. Jin B. Jones D. Kang W. Kang X. Kang A. Kappes D. Kappesser L. Kardum T. Karg M. Karl A. Karle U. Katz M. Kauer J. Kelley A. Kheirandish K. Kin J. Kiryluk S. Klein A. Kochocki R. Koirala H. Kolanoski T. Kontrimas L. Köpke C. Kopper J. Koskinen P. Koundal M. Kovacevich M. Kowalski T. Kozynets E. Krupczak E. Kun N. Kurahashi N. Lad C. Lagunas Gualda M. Larson F. Lauber J. Lazar J. Lee K. Leonard A. Leszczyńska M. Lincetto Q. Liu M. Liubarska E. Lohfink C. Love C. J. Lozano Mariscal L. Lu F. Lucarelli A. Ludwig W. Luszczak Y. Lyu W. Y. Ma J. Madsen K. Mahn Y. Makino S. Mancina W. Marie Sainte I. Mariş S. Marka Z. Marka M. Marsee I. Martinez-Soler R. Maruyama T. McElroy F. McNally J. V. Mead K. Meagher S. Mechbal A. Medina M. Meier S. Meighen-Berger Y. Merckx J. Micallef D. Mockler T. Montaruli R. Moore B. Morse M. Moulai T. Mukherjee R. Naab R. Nagai U. Naumann A. Nayerhoda J. Necker M. Neumann H. Niederhausen M. Nisa S. Nowicki A. Obertacke Pollmann M. Oehler B. Oeyen A. Olivas R. Orsoe J. Osborn E. O'Sullivan H. Pandya D. Pankova N. Park G. Parker E. N. Paudel L. Paul C. Pérez de los Heros L. Peters J. Peterson S. Philippen S. Pieper A. Pizzuto M. Plum Y. Popovych A. Porcelli M. Prado Rodriguez B. Pries R. Procter-Murphy G. Przybylski C. Raab J. Rack-Helleis M. Rameez K. Rawlins Z. Rechav A. Rehman P. Reichherzer G. Renzi E. Resconi S. Reusch W. Rhode M. Richman B. Riedel E. Roberts S. Robertson S. Rodan G. Roellinghoff M. Rongen C. Rott T. Ruhe L. Ruohan D. Ryckbosch D. Rysewyk Cantu I. Safa J. Saffer D. Salazar-Gallegos P. Sampathkumar S. Sanchez Herrera A. Sandrock M. Santander S. Sarkar M. Schaufel H. Schieler S. Schindler B. Schlüter T. Schmidt J. Schneider F. Schröder L. Schumacher G. Schwefer S. Sclafani D. Seckel S. Seunarine A. Sharma S. Shefali N. Shimizu M. Silva B. Skrzypek B. Smithers R. Snihur J. Soedingrekso A. Søgaard D. Soldin C. Spannfellner G. Spiczak C. Spiering M. Stamatikos T. Stanev R. Stein T. Stezelberger T. Stürwald T. Stuttard G. Sullivan I. Taboada S. Ter-Antonyan W. Thompson J. Thwaites S. Tilav K. Tollefson C. Tönnis S. Toscano D. Tosi A. Trettin C. F. Tung R. Turcotte J. P. Twagirayezu B. Ty M. Unland Elorrieta K. Upshaw N. Valtonen-Mattila J. Vandenbroucke N. van Eijndhoven D. Vannerom J. van Santen J. Vara J. Veitch-Michaelis S. Verpoest D. Veske C. Walck W. Wang T. B. Watson C. Weaver P. Weigel A. Weindl J. Weldert C. Wendt J. Werthebach M. Weyrauch N. Whitehorn C. Wiebusch N. Willey D. Williams M. Wolf G. Wrede J. Wulff X. Xu J. P. Yanez E. Yildizci S. Yoshida S. Yu T. Yuan Z. Zhang P. Zhelnin 2024-01-01T00:00:00Z https://doi.org/10.5194/tc-18-75-2024 https://doaj.org/article/26f630cffc47491ebaac7cf7801c70c5 EN eng Copernicus Publications https://tc.copernicus.org/articles/18/75/2024/tc-18-75-2024.pdf https://doaj.org/toc/1994-0416 https://doaj.org/toc/1994-0424 doi:10.5194/tc-18-75-2024 1994-0416 1994-0424 https://doaj.org/article/26f630cffc47491ebaac7cf7801c70c5 The Cryosphere, Vol 18, Pp 75-102 (2024) Environmental sciences GE1-350 Geology QE1-996.5 article 2024 ftdoajarticles https://doi.org/10.5194/tc-18-75-2024 2024-01-07T01:41:17Z The IceCube Neutrino Observatory instruments about 1 km 3 of deep, glacial ice at the geographic South Pole. It uses 5160 photomultipliers to detect Cherenkov light emitted by charged relativistic particles. An unexpected light propagation effect observed by the experiment is an anisotropic attenuation, which is aligned with the local flow direction of the ice. We examine birefringent light propagation through the polycrystalline ice microstructure as a possible explanation for this effect. The predictions of a first-principles model developed for this purpose, in particular curved light trajectories resulting from asymmetric diffusion, provide a qualitatively good match to the main features of the data. This in turn allows us to deduce ice crystal properties. Since the wavelength of the detected light is short compared to the crystal size, these crystal properties include not only the crystal orientation fabric, but also the average crystal size and shape, as a function of depth. By adding small empirical corrections to this first-principles model, a quantitatively accurate description of the optical properties of the IceCube glacial ice is obtained. In this paper, we present the experimental signature of ice optical anisotropy observed in IceCube light-emitting diode (LED) calibration data, the theory and parameterization of the birefringence effect, the fitting procedures of these parameterizations to experimental data, and the inferred crystal properties. Article in Journal/Newspaper South pole The Cryosphere Directory of Open Access Journals: DOAJ Articles South Pole The Cryosphere 18 1 75 102 |