Journal of Radio Electronics. eISSN 1684-1719. 2025. №5
Full text in Russian (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.5.14
FIRST RESULTS OF ATMOSPHERIC TRANSMISSION MEASUREMENTS
AT RATAN-600, BTA AND ZTSH LOCATIONS USING
A TWO-CHANNEL IPAR-2 RADIOMETER
V.B. Khaikin 1,6, E.M. Dombek 2, A.Yu. Shikhovtsev 3, Pavel M.Zemlyanukha 2,
Peter M. Zemlyanukha 2, G.A. Makoev 1,6, G.P. Nazarov 4, Ja.O. Vodzyanovsky 4, A.V. Khudchenko 4,5
1 Special Astrophysical Observatory RAS, Nizhny Arkhyz, Russia
2 Institute of Applied Physics RAS, Nizhny Novgorod, Russia
3 Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS, Irkutsk, Russia
4 Astro Space Center of PN Lebedev Physics Institute, Moscow, Russia
5 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
6 Institute of Astronomy RAS (INASAN), Moscow, Russia
The paper was received March 23, 2025.
Abstract. The paper examines radiometric methods for determining the optical thickness of the atmosphere and precipitated water vapor. The paper presents the first results of measurements of the radio brightness temperature of the atmosphere Tb, atmospheric transmission and precipitated water vapor (PWV) at the locations of RATAN-600, BTA and ZTSh using a two-channel atmospheric radiometer IPAR-2. Good convergence of the results of direct radiometric measurements of precipitated water vapor with PWV estimates obtained from moisture profiles and specific moisture content of the surface layer atmosphere is shown. Further plans for measuring atmospheric transmittance and PWV around Mt.Jufudag in the Agulsky district of Dagestan are presented.
Keywords: submillimeter telescope, astroclimate, atmospheric transmission, precipitated water vapor, atmospheric radiometer.
Financing: the work was supported by the RSF grant N23-72–00041.
Corresponding author: Khaikin Vladimir Borisovich, vkhstu@mail.ru
References
1. Bubnov G. M. et al. Searching for new sites for THz observations in Eurasia //IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. – 2015. – Т. 5. – №. 1. – С. 64–72.
2. Khaikin V. et al. ON THE PROJECT OF EURASIAN SUBMILLIMETER TELESCOPES (ESMT) AND THE POSSIBILITY OF USING ADAPTIVE OPTICS TO IMPROVE THE QUALITY OF SUBMM IMAGES. Journal of Radio Electonics – 2022. – №. 7, pp.1-73.
3. Балега Ю.Ю., Батаев Д.К-С., Бубнов Г.М., Вдовин В.Ф., Землянуха П.М., Лолаев А.Б., Леснов И.В., Марухно А.С., Марухно Н.А., Муртазаев А.К., Хайкин В.Б., Худченко А.В. Прямые измерения атмосферного поглощения излучения субтерагерцового диапазона волн на Северном Кавказе // Доклады Российской академии наук. 2022. Т. 502, № 1. С. 5–9. DOI: https://doi.org/10.31857/S2686740022010023. – [Direct Measurements of Atmospheric Absorption of Subterahertz Wave Range Radiation in the North Caucasus]
4. Khaikin V. et al. On the Eurasian submillimeter telescopes project (ESMT) //2020 7th All-Russian Microwave Conference (RMC). – IEEE, 2020. – С. 47-51.
5. Кисляков А. Г. // Радиотехника и электроника. 1968 Т. 13, № 7 С. 1–161 – [Radiotechnics And Electronics]
6. Носов В. И. и др. Двухволновой измеритель радиопрозрачности атмосферы миллиметрового диапазона //Приборы и техника эксперимента. – 2016. – №. 3. – С. 49–56. – [Two-wave meter of radio transparency of the millimeter range atmosphere // Instruments and technique of experiment]
7. Khaikin V. B. et al. A review of astroclimate conditions of possible locations for Eurasian SubMM Telescopes (ESMT). In the Proceedings of the VAK-2024, Nizhny Arkhyz, August 2024.
8. В.Б.Хайкин. А.Ю. Шиховцев, А. П. Миронов. Статистические характеристики осажденного водяного пара, оптической толщи и облачности в Северной части Евразии. Астрономический журнал, 2024a, том 101, № 2, с. 195–206. – [Statistical Characteristics of Precipitated Water Vapor, Optical Thickness and Cloudiness in Northern Eurasia]
9. Ильин Г. Н. и др. Высокостабильный двухканальный радиометр водяного пара для измерений тропосферной задержки в реальном времени //Труды Института прикладной астрономии РАН. – 2013. – №. 27. – С. 210–215.– [Highly stable two-channel water vapor radiometer for real-time tropospheric delay measurements]
10. Миронов А. Основы астрофотометрии. Практические основы фотометрии и спектрофотомерии звезд. – Litres, 2022. – [Fundamentals of astrophotometry. Practical Foundations of Photometry and Spectrophotomerism of Stars]
11. Khaikin V. B., Karavaev D. M., Rybakov Y. V. Testing of atmospheric opacity during Sun observations with MSRT //13th International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, 2003. CriMiCo 2003. – IEEE, 2003. – С. 778–780.
12. Cassiano M. M. et al. Precipitable water vapor and 212 GHz atmospheric optical depth correlation at El Leoncito site //Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. – 2018. – Т. 168. – С. 32-36.
13. Kraus J. D.: Radio Astronomy (Cygnus-Quasar Books, Powell //Ohio. – 1986.
14. Бубнов Г. М. и др. Согласованное определение интегральной влажности и эффективной оптической толщины атмосферы в миллиметровом диапазоне длин волн с использованием широкополосных радиометров //Известия вузов. Радиофизика. – 2019. – Т. 62. – №. 12. – [Consistent Determination of Integral Humidity and Effective Optical Thickness of the Atmosphere in the Millimeter Wavelength Range Using Broadband Radiometers]
15. Fogarty W. Total atmospheric absorption at 22.2 GHz //IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 1975. – Т. 23. – №. 3. – С. 441–444.
16. Bevis M. et al. GPS meteorology: Remote sensing of atmospheric water vapor using the global positioning system //Journal of Geophysical Research: Atmospheres. – 1992. – Т. 97. – №. D14. – С. 15787–15801.
17. Bubnov G. et al. Analysis of variations in factors of specific absorption of sub-terahertz waves in the earth’s atmosphere //2020 7th All-Russian Microwave Conference (RMC). – IEEE, 2020. – С. 229-232.
18. А.Ю.Шиховцев, В.Б.Хайкин, Ковадло П.Г., P.Baron. Оптическая толща атмосферы для пика Терскол по данным реанализа ERA-5. Оптика атмосферы и океана, N11, 2022. – С. 956–962. – [Optical Atmospheric Thickness for Terskol Peak from ERA-5 Reanalysis Data].
19. Espinoza D. C. et al. Sub-millimeter atmospheric opacity over “El Leoncito” site //2020 XXXIIIrd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science. – IEEE, 2020. – С. 1-4.
20. Рыбаков Ю. В., Дроздов Д. В., Герасимов О. А. Гофрированные конические рупорно-линзовые антенны для самолетного СВЧ-влагомера //Всероссийские открытые Армандовские чтения: Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. – 2021. – №. 1. – С. 451–458. – [Corrugated Conical Horn-Lens Antennas for Aircraft Microwave Moisture Meter].
21. Clark T.A., Irwin G. The Journal of the Royal Astr. Soc. of Canada. 67, N3 (522), 1973, p.142.
22. Бертенова О.Д., Никитиновская Н.А., Полякова Е.А. О спектральной прозрачности и содержании пара над Памиром. Труды ГГО N237. – [On Spectral Transparency and Vapor Content over the Pamirs]
23. Уилсон Т. Л., Рольфс К., Хюттемейстер С. Инструменты и методы радиоастрономии //М.: Физматлит, 2013.− 568 с. – 2012. – [Instruments and Methods of Radio Astronomy]
24. Майорова Е.К. Исследование поглощения атмосферы и КПД антенны на миллиметровых волнах на радиотелескопе РАТАН-600. – Сообщения САО, 1989, №.63, С.32-37. – [Study of atmospheric absorption and antenna efficiency at millimeter waves at the RATAN-600 radio telescope]
25. Майорова Е. К., Трушкин С. А. Применение метода вертикальных разрезов атмосферы на РАТАН-600 //Радиотехника и электроника. – 1987. – №. 9. – С. 1930–1937. – [Application of the method of vertical sections of the atmosphere at RATAN-600]
26. Столяров В. А. и др. Перспективы развития миллиметровой астрономии в САО РАН //Астрофизический бюллетень. – 2024. – Т. 79. – №. 2. – С. 331–349. – [Prospects for the Development of Millimeter Astronomy at SAO RAS]
27. Khaikin V. B. et al. A study of the astroclimate in the Dagestan mountains Agul region and at the Ali Observatory in Tibet as possible locations for the Eurasian SubMM Telescopes (ESMT) //Proc. Sci. – 2002. – Т. 425. – С. 72-79.
For citation:
Khaikin V.B., Dombek E.M., Shikhovtsev A.Yu., Zemlyanukha Pavel M., Zemlyanukha Peter M., Makoev G.A., Nazarov G.P., Khudchenko A.V. First results of atmospheric transmission measurements at the locations of RATAN-600, BTA and ZTSH using a two-channel radiometer IPAR-2 // Journal of Radio Electronics. – 2025. – №. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.5.14 (In Russian)