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Coherent Backscatter Enhancement in Bistatic Ku- and X-Band Radar Observations of Dry Snow

Stefko, Marcel und Leinss, Silvan und Frey, Othmar und Hajnsek, Irena (2022) Coherent Backscatter Enhancement in Bistatic Ku- and X-Band Radar Observations of Dry Snow. The Cryosphere, 16 (7), Seiten 2859-2879. Copernicus Publications. doi: 10.5194/tc-16-2859-2022. ISSN 1994-0416.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://tc.copernicus.org/articles/16/2859/2022/

Kurzfassung

The coherent backscatter opposition effect (CBOE) enhances the backscatter intensity of electromagnetic waves by up to a factor of 2 in a very narrow cone around the direct return direction when multiple scattering occurs in a weakly absorbing, disordered medium. So far, this effect has not been investigated in terrestrial snow in the microwave spectrum. It has also received little attention in scattering models. We present the first characterization of the CBOE in dry snow using ground-based and spaceborne bistatic radar systems. For a seasonal snowpack in the Ku-band (17.2 GHz), we found backscatter enhancement of 50 %-60 % (+1.8-2.0 dB) at a zero bistatic angle and a peak half-width at half-maximum (HWHM) of 0.25°. In the X-band (9.65 GHz), we found backscatter enhancement of at least 35 % (+1.3 dB) and an estimated HWHM of 0.12° in the accumulation areas of glaciers in the Jungfrau-Aletsch region, Switzerland. Sampling of the peak shape at different bistatic angles allows estimating the scattering and absorption mean free paths, 3T and 3A. In the VV polarization, we obtained 3T = 0.4 ± 0.1 m and 3A = 19 ± 12 m at the Ku-band and 3T = 2.1 ± 0.4 m and 3A = 21.8 ± 2.7 m at the X-band, assuming an optically thick medium. The HH polarization yielded similar results. The observed backscatter enhancement is thus significant enough to require consideration in backscatter models describing monostatic and bistatic radar experiments. Enhanced backscattering beyond the Earth, on the surface of solar system bodies, has been interpreted as being caused by the presence of water ice. In agreement with this interpretation, our results confirm the presence of the CBOE at X- and Ku-band frequencies in terrestrial snow.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187571/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Coherent Backscatter Enhancement in Bistatic Ku- and X-Band Radar Observations of Dry Snow
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stefko, MarcelETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leinss, SilvanUniversité Savoie Mont BlancNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frey, OthmarGAMMA/ETH ZurichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hajnsek, IrenaDLR-HR, ETH ZurichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Juli 2022
Erschienen in:The Cryosphere
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:16
DOI:10.5194/tc-16-2859-2022
Seitenbereich:Seiten 2859-2879
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:Creative Commons Attribution 4.0 License
ISSN:1994-0416
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Coherent backscatter, bistatic Ku-band, X-band, radar observations, dry snow, CBOE, glaciers, Jungfau-Aletsch region
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Polarimetrische SAR-Interferometrie HR
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > Radarkonzepte
Hinterlegt von: Radzuweit, Sibylle
Hinterlegt am:20 Jul 2022 10:26
Letzte Änderung:20 Jul 2022 10:31

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