Radio Echo Sounding: Absorption and Scattering by Water Inclusion and Ice Lenses

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Abstract
The absorption of radio waves propagating through naturally occurring waters varies greatly with the electrical conductivity. Glacier melt water is very transparent and the attenuation by melt water layers is due to reflexion of power, whereas the attenuation of sea-water layers is due to absorption. The attenuation of soaked firn is usually prohibitive if the liquid is brine but it should not be a serious obstacle to radio echo strength if the liquid is rain-water or melt water. However, the magnitude of the scattered power can become greater than that from continuous (bedrock) reflectors if the size of the irregularities in the medium is large (approaching the radio wavelength in ice). Echo power formulae show that ice lenses may have the most serious effect and that low radio frequencies will be necessary to combat this. Résumé L’absorption des ondes radio se propageant à travers les eaux naturelles varie beaucoup avec leur conductivité électrique. L’eau de fusion des glaciers est très transparente et l’atténuation par les niveaux d’eau fondue est dûe à la réflexion de l’énergie, tandis que l’atténuation des niveaux d’eau de mer est due à l’absorption. L’atténuation du névé mouillé est d’ordinaire prohibitive si le liquide est de la saumure mais ce ne serait pas un sérieux obstacle à la puissance de l’écho radio si le liquide est de l’eau de pluie ou de l’eau de fonte. Cependant, l’importance de l’énergie dispersée peut devenir supérieure à celle issue de réflecteurs continus (le lit rocheux) si la dimension des irrégularités dans le milieu traversé est grande (approchant la longueur d’onde de l’émission radio dans la glace). Les formules de l’énergie de l’écho radio montrent que les lentilles de glace auront l’effet le plus sérieux et qu’il sera nécessaire d’employer de basses fréquences radio pour les combattre. Zusammenfassung Die Absorption von Radar-Wellen beim Durchgang durch natürliche Wasservorkommen schwankt beträchtlich mit der elektrischen Leitfähigkeit. Gletscherschmelzwasser ist sehr durchlässig und die Dämpfung durch Schmelzwasserschichten wird durch Reflexion von Energie verursacht, während die Dämpfung durch Meerwasserschichten auf Absorption zurückgeht. Die Dämpfung in durchtränktem Firn führt gewöhnlich zu völliger Auslöschung, wenn die Flüssigkeit Salzwasser ist; aber die Stärke des Radarechos sollte nicht ernstlich geschwächt werden, wenn die Flüssigkeit Regen- oder Schmelzwasser ist. Jedoch kann die Menge, der zerstreuten Energie grösser werden als die von zusammenhängenden Reflektoren (Felsgrund) zurückgeworfene, wenn die Ausdehnung der Unregelmässigkeiten im Medium gross ist (annähernd gleich der Radarwellenlänge in Eis). Formeln für die Echoenergie zeigen, dass Eislinsen den schwerwiegendsten Einfluss ausüben und dass niedrige Radarfrequenzen nötig sind, um dem zu begegnen.

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