Hostname: page-component-6766d58669-fx4k7 Total loading time: 0 Render date: 2026-05-20T05:36:31.500Z Has data issue: false hasContentIssue false

Depolarization of Radio Waves can Distinguish between Floating and Grounded Ice Sheets

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

A. H. W. Woodruff
Affiliation:
British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Madingley Road, Cambridge CB3 oET, England
C. S. M. Doake
Affiliation:
British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Madingley Road, Cambridge CB3 oET, England
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Abstract

Polar ice is now thought to be marginally birefringent at radio echo-sounding frequencies. An experiment on the polarization behaviour of 60 MHz radio echoes from the bed of both ice shelf and land ice in Antarctica showed a marked difference in the returned polarization. It appears that differences in electrical properties or roughness of the reflecting boundary cannot explain our results. We suggest that there is a large change in the birefringence of the ice sheet at the hinge zone, caused by the effect of tidal strain on crystal orientation. This would imply a minimum value of the radio-frequency anisotropy in permittivity for the single crystal of (0.52±0.8)%. Therefore polarization changes could allow floating and grounded ice to be distinguished.

Résumé

Résumé

On pense maintenant que la glace polaire est, accessoirement biréfringente aux fréquences des sondages par écho radio. Une expérience sur le comportement à la polarisation d’échos radio de 60 MHz par le lit d’une glace de mer et d’une glace de terre dans l’Antarctique a montré une différence sensible dans la polarisation des ondes renvoyées. Il semble que les différences dans les propriétés électriques et dans la rugosité de la surface réfléchissante ne peuvent expliquer nos résultats. Nous suggérons qu’il y a un changement important dans la biréfringence de la couverture de glace à la zone charnière à cause de l’effet des efforts dûs à la marée sur l’orientation des cristaux. Ceci impliquerait une valeur minimum de l’anisotropic à la permittivité de la fréquence radio pour le monocristal de (0,52±0,8)%. Par conséquent, des changements de polarisation pourraient permettre de distinguer les glaces flottantes et les glaces de terre.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Es gilt heute die Auffassung, dass polares Eis randlich doppelbrechend für Radarecho-frequenzen sei. Ein Versuch zum Polarisationsverhalten von 60 MHz-Radarechos des Bettes sowohl von Schelfeis wie von Landeis in der Antarktis ergab einen markanten Unterschied in der zurückkommenden Polarisation. Unterschiede in den elektrischen Eigenschaften oder Rauhigkeit der Reflexions-Grenzfläche können die Ergebnisse sichtlich nicht erklären. Es wird vermutet, dass eine starke Änderung des Doppel-brechvermögens des Eisschildes in der Scharnierzone, verursacht von der Wirkung der Gezeitenspannung auf die Kristallorientierung, entritt. Dies würde einen minimalen Wert der Anisotropie für Radarfrequenzen, ausgedrückt als Dielektrizitätskonstante eines einzelnen Kristalls, von (0,52±0,8)% bedeuten. Polarisations-änderungen könnten daher die Unterscheidung zwischen schwimmendem und aufsitzendem Eis erlauben.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1979
Figure 0

Fig. 1. The stake scheme P on the Bach Ice Shelf showing movement vectors after 1 year, polarization sites, and optic-axis orientations (except for a 90° ambiguity) where present.......Ice-shelf grounding line.-----Optic-axis orientation.Velocity vectors for scheme stakes.

Figure 1

Fig. 2. Dependence of the orientation θm of maximum returned signal on the transmitted orientation α from measurements at: + typical ice-shelf site (P9), × snow-dome side-slope site (P6), O snow-dome summit (P1). The solid lines are the curves of Equation (4) for (a) r = 1, δ = 0°, (b) r = 1, δ = 180°, (c) r = 1.8, δ = 20°.

Figure 2

Table I. Values required in Equation (4) to numerically fit measured points to within experimental error