氷結晶のマイクロ波誘電特性に関する研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452084
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 前 晋爾 北海道大学, 工学部, 教授 (80022672)
• 研究分担者: 藤田 秀二 北海道大学, 工学部, 助手 (30250476)
• キーワード: ICE / DIELECTRIC / PERMITTIVITY / CONDUCTIVITY / MICROWAVE / ACID / ANISOTROPY

研究概要

本研究の目的は、近年人工衛星に塔載された合成開口レーダ信号、特に極域で取得された信号の処理及び解析の基礎となる氷結晶のマイクロ波誘電特性を明らかにすることである。
このため、氷単結晶及び氷多結晶、さらに環境汚染物質である酸、ならびに塩を混入した氷結晶を使って、1.5〜35GHzでの誘電率の測定を行ってきた。マイクロ波周波数帯では、同一の測定法では精度の良い測定ができないため、その周波数に適当な方法により測定を行った。
誘電率の実数部については、特に誘電異方性が重要である。この事項については既にマイクロ波帯で測定を行った(平成4年度)。この測定の測定精度をより高めて良好な異方性(0.327)を得るとともに、この値が温度・周波数に依存しないこと、また低周波域においても異方性を確認した。この値を使って、氷体中のマイクロ波の伝播を複屈折を用いて解明し、氷結晶の構造による反射強度を求めた。
氷多結晶に酸(環境汚染物質として特に重要)を混入すると、酸のモル濃度に比例して誘電損失が増大することを明らかにした。また純氷の誘電損失も詳細に測定し、誘電損失は周波数に大きく依存するが、温度の依存性は小さいことが明らかとなった。一方酸を混入した氷では、誘電損失は周波数のみならず温度に依存することも明らかとなった。
これらの事実から、酸を含む氷体ではマイクロ波反射信号は、酸のモル濃度変化、温度及び周波数に強く依存することを明らかとした。

研究成果

• [文献書誌] S.Fujita: "Propagation of electromagnetic waves in ice derived from its dielectric properties 1.Wave velocity and birefringence" Proc.1992 Intern.Symp.on Antennas and Propagation. 869-872 (1992)
• [文献書誌] S.Fujita: "Propagation of electromagnetic waves in ice derived from its dielectric properties 2.Attenuation" Proc.1992 Intern.Symp.on Antennas and Propagation. 873-876 (1992)
• [文献書誌] J.C.Moore: "Dielectric properties of ice containing acid and salt impurity at microwave and low frequencies" J.Geophys.Research. 98(B6). 9769-9780 (1993)
• [文献書誌] S.Fujita: "The measurement on the dielectric properties of ice at HF,VHF and microwave frequencies" 1993 Intern.Geoscience and Remote Sensing Symp.(IGARSS'93),Symposium Digest. 3. 1258-1260 (1993)
• [文献書誌] S.Fujita: "Dielectric anisotropy in ice Ih at 9.7 GHz" Annals of Glaciology. 17. 276-280 (1993)
• [文献書誌] S.Fujita: "Relation between ice sheet internal radio-echo reflections and ice fabric at Mizuho Station,Antarctica" Annals of Glaciology. 17. 269-275 (1993)
• [文献書誌] T.Matsuoka: "Dielectric properties of NaCl-doped ice at 9.7 GHz" Proc.NIPR Symp.on Polar Meteorology and Glaciology. 7. 33-40 (1993)
• [文献書誌] S.Fujita: "The causes and the natures of ice sheet radio-echo internal reflections estimated from the dielectric properties of ice" Annals of Glaciology. (in press).