Interesting Features Of Radar Imagery Of Ice-Covered North Slope Lakes

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Abstract
Side-looking airborne radar (SLAR) imagery obtained in April-May 1974 from the North Slope of Alaska between Barrow and Harrison Bay indicates that tundra lakes can be separated into two classes based on the strength of the radar returns. Correlations between the areal patterns of the returns, limited ground observations on lake depths and water compositions, and information obtained from LANDSAT imagery strongly suggest that areas of fresh-water lakes giving weak returns are frozen completely to the bottom while areas giving strong returns are not. This is a reasonable interpretation inasmuch as the reflection coefficient associated with the high-dielectric-contrast ice-water interface would be roughly twelve times that associated with the low-contrast ice-soil interface. Brackish lakes also give weak returns even when they are not completely frozen. This is the result of the brine present in the lower portion of the ice cover limiting the penetration of the X-band radiation into the ice. The ability to separate tundra lakes rapidly and easily into these two classes via SLAR should be useful in understanding a wide variety of problems. Résumé L’image au radar SLAR obtenue en avril-mai 1974 du North Slope de l’Alaska, entre Barrow et Harrison Bay, montre que les lacs de la toundra peuvent être classés en deux catégories sur la base de la puissance des images radar renvoyées. En rapprochant le développement en surface des images renvoyées, les rares observations directes sur la profondeur des lacs et la composition de l’eau, et les informations obtenues à partir des images des satellites LANDSAT, on est nettement conduit à la conclusion que les superficies des lacs d’eau douce donnant de faibles images sont entièrement gelés jusqu’au fond, tandis que les zones donnant des images puissantes ne le sont pas. Ceci est une interprétation raisonnable, d’autant plus que le coefficient de réflection associé au fort contraste diélectrique de l’interface eau-glace, devrait être environ 12 fois plus fort que celui associé au faible contraste de l’interface glace-sol. Les lacs saumâtres donnent aussi des images faibles, même lorsqu’ils ne sont pas complètement gelés. Ceci provient de la présence d’une saumure à la partie inférieure de la couverture de glace, limitant la pénération de la radiation des bandes X à l’intérieur de la glace. La possibilité de distinguer rapidement et facilement les deux classes de lacs de toundra grâce au SLAR devrait être utile pour la compréhension d’une grande variété de problèmes. Zusammenfassung Bilder, aufgenommen mit Seitwärts-Radar im April und Mai 1974 über dem North Slope von Alaska zwischen Barrow und Harrison Bay, zeigen, dass die Tundra-Seen auf Grund der Stärke des Radar-Echos in zwei Klassen einzuteilen sind. Korrelationen zwischen der Gebietsverteilung der Echos, begrenzte Beobachtungen der See und Informationen aus LANDSAT-Bildern lassen mit hoher Wahrscheinlichkeit vermuten, dass Gebiete von Süsswasserseen, die nur schwache Echos geben, vollständig bis zum Grund gefroren sind, während dies für Gebiete mit starken Echos nicht gilt. Dies erscheint als vernünftige Deutung insofern, als der Reflcxionskoelhzient für die Grenzfläche zwischen Eis und Wasser infolge des hohen dielektrischen Kontrastes etwa 12-mal grösser sein sollte als der für die Grenzfläche zwischen Eis und Boden mit ihrem niedrigen Kontrast. Salzwasserseen geben schwache Echos auch dann, wenn sie nicht völlig gefroren sind. Dies ist die Folge der Salzlauge, die im unteren Bereich der Eisdecke vorhanden ist und das Eindringen der Strahlung im X-Band in das Eis begrenzt. Die Möglichkeit zur schnellen und leichten Unterscheidung der Tundra-Seen in diese beiden Klassen mit Seitwärts-Radar sollte für das Verständnis mannigfaltiger Probleme von Nutzen sein.

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