The GPR-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the Central Yakut lowland

The previously unknown dependence between the volume ice content of frozen dispersed soils and their radiophysical properties (the speed of propagation and specific attenuation of the amplitude of electromagnetic waves) was studied in the layer of annual heat flows of Central Yakutia. The correlatio...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Ice and Snow
Main Authors: L. Neradovsky G., Л. Нерадовский Г.
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:Russian
Published: IGRAS 2019
Subjects:
Online Access:https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/543
https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-1-81-92
id ftjias:oai:oai.ice.elpub.ru:article/543
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Ice and Snow (E-Journal)
op_collection_id ftjias
language Russian
topic annual heat flows layer;Central Yakutia lowland;dispersed frozen ground;ground-penetration radar data;volume ice content
георадиолокация;мёрзлые дисперсные грунты;объёмная льдистость;слой годового теплооборота;Центрально- Якутская низменность
spellingShingle annual heat flows layer;Central Yakutia lowland;dispersed frozen ground;ground-penetration radar data;volume ice content
георадиолокация;мёрзлые дисперсные грунты;объёмная льдистость;слой годового теплооборота;Центрально- Якутская низменность
L. Neradovsky G.
Л. Нерадовский Г.
The GPR-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the Central Yakut lowland
topic_facet annual heat flows layer;Central Yakutia lowland;dispersed frozen ground;ground-penetration radar data;volume ice content
георадиолокация;мёрзлые дисперсные грунты;объёмная льдистость;слой годового теплооборота;Центрально- Якутская низменность
description The previously unknown dependence between the volume ice content of frozen dispersed soils and their radiophysical properties (the speed of propagation and specific attenuation of the amplitude of electromagnetic waves) was studied in the layer of annual heat flows of Central Yakutia. The correlation between these characteristics determined in the laboratory and the method of discrete georadiolocation is established. The peculiarity of the connection is the sharp decline in the sensitivity of the propagation speed and the specific attenuation of electromagnetic waves in frozen dispersed soils with high volume ice content (more than 60%). In general, the specific attenuation of electromagnetic waves is more responsive to the change in the volume of ice content of frozen dispersed soils and, thus, it is more preferable to solve the problem of quantitative evaluation of this characteristic. The proposed method of reusable measurements of signals of georadiolocation with changing position and azimuth of antennas of georadars in the vicinity of the network points of geological and geophysical observations allows to estimate the average values of the propagation speed and specific attenuation of electromagnetic waves with an error of not more than 10%. Due to this, according to the equations of logistic functions it is possible to calculate the average values of volume ice content with an error of 7–11%. With this error, the picture of the probability distribution according to the georadiolocation values of the volume ice content in the averages is completely identical to the laboratory data. On this basis, the found regression equations are recommended to be used for the calculation of the speed of propagation and specific attenuation of electromagnetic waves of background or average values of the volume ice content of frozen dispersed soils of the annual heat transfer layer in any part of the ice complex of the Central Yakut lowland. Установлена достаточно тесная корреляционная связь между объёмной льдистостью и ...
format Article in Journal/Newspaper
author L. Neradovsky G.
Л. Нерадовский Г.
author_facet L. Neradovsky G.
Л. Нерадовский Г.
author_sort L. Neradovsky G.
title The GPR-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the Central Yakut lowland
title_short The GPR-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the Central Yakut lowland
title_full The GPR-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the Central Yakut lowland
title_fullStr The GPR-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the Central Yakut lowland
title_full_unstemmed The GPR-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the Central Yakut lowland
title_sort gpr-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the central yakut lowland
publisher IGRAS
publishDate 2019
url https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/543
https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-1-81-92
genre Yakutia
genre_facet Yakutia
op_source Ice and Snow; Том 59, № 1 (2019); 81-92
Лёд и Снег; Том 59, № 1 (2019); 81-92
2412-3765
2076-6734
10.15356/2076-6734-2019-1
op_relation https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/543/304
Соловьёв П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. М.: Изд‑во АН СССР, 1959. 144 с.
ГОСТ 25100–2011. Грунты. Классификация. М.: Национальный стандарт РФ, 2010. 56 с.
Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мёрзлых и оттаивающих грунтов Якутии. Новосибирск: Наука, 1975. 175 с.
Калинин В.М., Якупов В.С. Региональные закономерности поведения мощности мёрзлых толщ. Якутск: изд. ЯНЦ СО АН СССР, 1989. 144 с.
Скрябин П.Н., Варламов С.П., Скачков Ю.Б. Межгодовая изменчивость теплового режима грунтов района Якутска. Новосибирск: Изд‑во СО РАН, 1998. 144 с.
Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного анализа данных. М.: Форум, Инфра‑М, 2006. 512 с.
ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. Издание официальное. Государственный комитет СССР по делам строительства. М.: Изд‑во стандартов, 1985. 18 с.
Омельяненко А.В. Георадиолокация мёрзлых рыхлых отложений: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 1989. 194 с.
Патент 2490671 RU, МПК G01V 3/12, G01S1 3/88. Способ георадиолокации многолетнемёрзлых пород / Л.Г. Нерадовский; заяв. Л.Г. Нерадовский. № 2011125238/28; заявл. 17.06.2011; опубл. 20.08.2013. Бюл. № 23. 11 с.
Нерадовский Л.Г. Методическое руководство по изучению многолетнемёрзлых пород методом динамической георадиолокации (Серия «Избранные труды Российской школы по проблемам науки и технологий: ежегодное издание МСНТ / Гл. ред. Н.П. Ершов). М.: Изд‑во РАН, 2009. 337 с.
Суханов Л.А. Измерение мощности горных ледников радиолокационным методом // МГИ. 1973. Вып. 22. № 2. С. 58–64.
Богородский В.В. Радиозондирование льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 63 с.
Владов М.Л., Судакова М.С. Георадиолокация. От физических основ до перспективных направлений. М.: ГЕОС, 2017. 240 с.
Кудрявцев В.А., Гарагуля Л.С., Кондратьева К.А. Романовский Н.Н., Максимова А.Н., Чижов А.Б. Методика мерзлотной съемки. М.: Изд‑во МГУ, 1979. 358 с.
https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/543
doi:10.15356/2076-6734-2019-1-81-92
op_rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие статьи в данном журнале, соглашаются на следующее:Авторы сохраняют за собой авторские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , что позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Редакция журнала будет размещать принятую для публикации статью на сайте журнала до выхода её в свет (после утверждения к печати редколлегией журнала). Авторы также имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).
op_rightsnorm CC-BY
op_doi https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-1-81-92
https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-1
container_title Ice and Snow
container_volume 59
container_issue 1
container_start_page 81
op_container_end_page 92
_version_ 1766235948204425216
spelling ftjias:oai:oai.ice.elpub.ru:article/543 2023-05-15T18:45:01+02:00 The GPR-based estimation of the volumetric ice content of dispersed ground in the Central Yakut lowland Оценка объёмной льдистости дисперсных грунтов Центрально-Якутской низменности по данным георадиолокации L. Neradovsky G. Л. Нерадовский Г. 2019-03-20 application/pdf https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/543 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-1-81-92 rus rus IGRAS https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/543/304 Соловьёв П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. М.: Изд‑во АН СССР, 1959. 144 с. ГОСТ 25100–2011. Грунты. Классификация. М.: Национальный стандарт РФ, 2010. 56 с. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мёрзлых и оттаивающих грунтов Якутии. Новосибирск: Наука, 1975. 175 с. Калинин В.М., Якупов В.С. Региональные закономерности поведения мощности мёрзлых толщ. Якутск: изд. ЯНЦ СО АН СССР, 1989. 144 с. Скрябин П.Н., Варламов С.П., Скачков Ю.Б. Межгодовая изменчивость теплового режима грунтов района Якутска. Новосибирск: Изд‑во СО РАН, 1998. 144 с. Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного анализа данных. М.: Форум, Инфра‑М, 2006. 512 с. ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. Издание официальное. Государственный комитет СССР по делам строительства. М.: Изд‑во стандартов, 1985. 18 с. Омельяненко А.В. Георадиолокация мёрзлых рыхлых отложений: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 1989. 194 с. Патент 2490671 RU, МПК G01V 3/12, G01S1 3/88. Способ георадиолокации многолетнемёрзлых пород / Л.Г. Нерадовский; заяв. Л.Г. Нерадовский. № 2011125238/28; заявл. 17.06.2011; опубл. 20.08.2013. Бюл. № 23. 11 с. Нерадовский Л.Г. Методическое руководство по изучению многолетнемёрзлых пород методом динамической георадиолокации (Серия «Избранные труды Российской школы по проблемам науки и технологий: ежегодное издание МСНТ / Гл. ред. Н.П. Ершов). М.: Изд‑во РАН, 2009. 337 с. Суханов Л.А. Измерение мощности горных ледников радиолокационным методом // МГИ. 1973. Вып. 22. № 2. С. 58–64. Богородский В.В. Радиозондирование льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 63 с. Владов М.Л., Судакова М.С. Георадиолокация. От физических основ до перспективных направлений. М.: ГЕОС, 2017. 240 с. Кудрявцев В.А., Гарагуля Л.С., Кондратьева К.А. Романовский Н.Н., Максимова А.Н., Чижов А.Б. Методика мерзлотной съемки. М.: Изд‑во МГУ, 1979. 358 с. https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/543 doi:10.15356/2076-6734-2019-1-81-92 Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие статьи в данном журнале, соглашаются на следующее:Авторы сохраняют за собой авторские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , что позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Редакция журнала будет размещать принятую для публикации статью на сайте журнала до выхода её в свет (после утверждения к печати редколлегией журнала). Авторы также имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). CC-BY Ice and Snow; Том 59, № 1 (2019); 81-92 Лёд и Снег; Том 59, № 1 (2019); 81-92 2412-3765 2076-6734 10.15356/2076-6734-2019-1 annual heat flows layer;Central Yakutia lowland;dispersed frozen ground;ground-penetration radar data;volume ice content георадиолокация;мёрзлые дисперсные грунты;объёмная льдистость;слой годового теплооборота;Центрально- Якутская низменность info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2019 ftjias https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-1-81-92 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-1 2022-12-20T13:29:52Z The previously unknown dependence between the volume ice content of frozen dispersed soils and their radiophysical properties (the speed of propagation and specific attenuation of the amplitude of electromagnetic waves) was studied in the layer of annual heat flows of Central Yakutia. The correlation between these characteristics determined in the laboratory and the method of discrete georadiolocation is established. The peculiarity of the connection is the sharp decline in the sensitivity of the propagation speed and the specific attenuation of electromagnetic waves in frozen dispersed soils with high volume ice content (more than 60%). In general, the specific attenuation of electromagnetic waves is more responsive to the change in the volume of ice content of frozen dispersed soils and, thus, it is more preferable to solve the problem of quantitative evaluation of this characteristic. The proposed method of reusable measurements of signals of georadiolocation with changing position and azimuth of antennas of georadars in the vicinity of the network points of geological and geophysical observations allows to estimate the average values of the propagation speed and specific attenuation of electromagnetic waves with an error of not more than 10%. Due to this, according to the equations of logistic functions it is possible to calculate the average values of volume ice content with an error of 7–11%. With this error, the picture of the probability distribution according to the georadiolocation values of the volume ice content in the averages is completely identical to the laboratory data. On this basis, the found regression equations are recommended to be used for the calculation of the speed of propagation and specific attenuation of electromagnetic waves of background or average values of the volume ice content of frozen dispersed soils of the annual heat transfer layer in any part of the ice complex of the Central Yakut lowland. Установлена достаточно тесная корреляционная связь между объёмной льдистостью и ... Article in Journal/Newspaper Yakutia Ice and Snow (E-Journal) Ice and Snow 59 1 81 92