Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 5 · RADIO WAVE PROPAGATION

First results of atmospheric transmission measurements at the locations of RATAN-600, BTA and ZTSH using a two-channel radiometer IPAR-2

V.B. Khaikin1,2, E.M. Dombek3, A.Y. Shikhovtsev4, P.M. Zemlyanukha3, P.M. Zemlyanukha3, G.A. Makoev1,2, G.P. Nazarov5, A.V. Khudchenko5,6, A.V. Khudchenko5,6

1 Special Astrophysical Observatory RAS, Nizhny Arkhyz, Russia
2 Institute of Astronomy RAS (INASAN), Moscow, Russia
3 Institute of Applied Physics RAS, Nizhnii Novgorod, Russia
4 Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS, Irkutsk, Russia
5 Astro Space Center of PN Lebedev Physics Institute, Moscow, Russia
6 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.5.14 UDC 521.98 EDN KCPEQH

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.

  • submillimeter telescope
  • astroclimate
  • atmospheric transmission
  • precipitated water vapor
  • atmospheric radiometer
Аннотация (на русском)

Первые результаты измерений пропускания атмосферы в местах расположения РАТАН-600, БТА и ЗТШ с помощью двухканального радиометра ИПАР-2

В работе рассмотрены радиометрические методы определения оптической толщи атмосферы и осажденного водяного пара. Приведены первые результаты измерений радиояркостной температуры атмосферы T b, пропускания атмосферы и осажденного водяного пара (PWV) в местах расположения РАТАН-600, БТА и ЗТШ с помощью двухканального атмосферного радиометра ИПАР-2. Показана хорошая сходимость результатов прямых радиометрических измерений осажденного водяного пара c оценками PWV, полученными по данным реанализа Era-5, высотным профилям температуры и влажности и удельному влагосодержанию атмосферы приземного слоя. Приводятся дальнейшие планы измерения пропускания атмосферы и радиометрческого PWV с помощью ИПАР-2 для комплексного изучения астроклимата возможных мест размещения ESMT.

For citation

Khaikin V.B., Dombek E.M., Shikhovtsev A.Y., Zemlyanukha P.M., Zemlyanukha P.M., Makoev G.A., Nazarov G.P., Khudchenko A.V., 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. – No. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.5.14

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. Хайкин В.Б., Шиховцев А.Ю., Шмагин В.Е., Лебедев М.К., Копылов Е.А., Лукин В.П., Ковадло П.Г. О проекте Евразийских субмиллиметровых телескопов (ESMT) и возможности применения адаптивной оптики для улучшения качества субММ изображений // Журнал Радиоэлектроники. 2022. №7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.7.9
  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
  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
  6. Носов В.И. и др. Двухволновой измеритель радиопрозрачности атмосферы миллиметрового диапазона // Приборы и техника эксперимента. - 2016. - №. 3. - С. 49-56.
  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. Хайкин В.Б., Шиховцев А.Ю., Миронов А.П. Статистические характеристики осажденного водяного пара, оптической толщи и облачности в Северной части Евразии // Астрономический журнал, 2024a, том 101, № 2, с. 195-206.
  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.
  10. Миронов А. Основы астрофотометрии. Практические основы фотометрии и спектрофотомерии звезд. - Litres, 2022.
  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.
  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. Шиховцев А.Ю., Хайкин В.Б., Ковадло П.Г., Baron P. Оптическая толща атмосферы для пика Терскол по данным реанализа Era-5. Оптика атмосферы и океана, N11, 2022. - С. 956-962.
  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.
  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.
  23. Уилсон Т.Л., Рольфс К., Хюттемейстер С. Инструменты и методы радиоастрономии // М.: Физматлит, 2013.- 568 с. - 2012
  24. Майорова Е.К. Исследование поглощения атмосферы и КПД антенны на миллиметровых волнах на радиотелескопе РАТАН-600. - Сообщения САО, 1989, №.63, С.32-37.
  25. Майорова Е.К., Трушкин С.А. Применение метода вертикальных разрезов атмосферы на РАТАН-600 // Радиотехника и электроника. - 1987. - №. 9. - С. 1930-1937.
  26. Столяров В.А. и др. Перспективы развития миллиметровой астрономии в САО РАН //Астрофизический бюллетень. - 2024. - Т. 79. - №. 2. - С. 331-349.
  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.