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...

Full description

Bibliographic Details
Published in:The Cryosphere
Main Authors: 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
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