Analysis of the Effect of Soil Roughness in the Forward-Scattering Interference Pattern Using Second-Order Small Perturbation Method Simulations

Soil moisture (SM) is a key geophysical variable that can be estimated at regional scales using remote sensing techniques, by making use of the known relationship between soil reflectivity and the dielectric constant in the microwave regime. In this context, the exploitation of available illuminators of opportunity that currently emit large amounts of power at microwave frequencies (compared to typical synthetic aperture radar systems) is promising. Some published techniques estimate SM by analyzing the interference pattern (IP) between direct and reflected signal as measured by a single antenna (i.e., IP technique). In this letter, a new approach to simulate the IP is proposed, in which the soil roughness is modeled straightforwardly using the second-order small perturbation model. Results illustrate that the ``notch´´ in the VV-polarization IP (related to the Brewster angle) can only be directly observed for very low values of soil rms roughness (s < 0.5 cm). For typical values of soil roughness (s~ 1.2 cm), the notch disappears and only a minimum in the IP is observed near the Brewster angle.Fil: Franco, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; ArgentinaFil: More, Emanuel. Instituto de Altos Estudios Espaciales-mario Gulich; ArgentinaFil: Roitberg, Esteban Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; ArgentinaFil: Grings, Francisco Matias. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; ArgentinaFil: Piegari, Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; ArgentinaFil: Douna, Vanesa Mariel. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; ArgentinaFil: Perna, Pablo Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; Argentin

Soil dielectric constant estimation using GNSS reflectometry and the interference pattern technique

En este trabajo presentamos una forma innovadora y de bajo costo para estimar la constante dieléctrica de suelos reales -relacionada con la humedad del mismo- utilizando señal satelital GPS. Con un dispositivo automatizado se siguió la trayectoria de los satélites y con una antena tipo patch se realizaron las mediciones del patrón de interferenciagenerado por la señal directa del GPS y la reflejada por el suelo. Para analizar la señal adquirida se utilizó un modelo de dispersión electromagnética basado en el método de pequeñas perturbaciones, que puede incluir estratificaciones en el medio subterráneo y a partir del cual se obtuvo la constante dieléctrica que mejor ajusta a las mediciones. Estos valores fueron comparados contra los obtenidos con un sensor de humedad que mide la constante dieléctrica in-situ. Las comparaciones muestran que el método basado en el patrón de interferencia brinda resultados satisfactorios para estimar la constante dieléctrica del suelo. Finalmente, se delinean propuestas para mejorar los resultados obtenidos en este trabajo.In this work we present an innovative and low-cost way to estimate the dielectric constant of real soils -which is related to soil moisture- using GPS satellite signal. The trajectory of the satellites was followed with an automated device, and with an antenna type patch was measured the interference pattern generated by the direct GPS signal and that reflected by the ground. To analyze the acquired signal, an electromagnetic dispersion model based on the method of small perturbation was used, which may include stratifications in the underground and from which the dielectric constant that best fits the measurements was obtained. These values were compared with the obteined using a sensor that measures the soil dielectric constant textit in-situ. The comparisons shows that the method based on the interference pattern provides satisfactory results to estimate the dielectric constant of real bare soils. Finally, proposals are outlined to improve the results obtained in this work.Fil: Gomes, Eugenia Noel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Arellana, Javier Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Franco, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; ArgentinaFil: Grings, Francisco Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; ArgentinaFil: More, Emanuel. Comision Nacional de Actividades Espaciales. Instituto de Altos Estudios Espaciales "Mario Gulich"; Argentin

Whatever your identity contributes to soil: the role of nurses on soil characteristics in the valley Antinaco-Los Colorados, La Rioja

La fertilidad del suelo es esencial para la productividad natural y agrícola. En los desiertos, los arbustos son determinantes de la estructura del paisaje, e influyen sobre la productividad y biodiversidad, al generar microambientes enriquecidos en nutrientes. Este estudio compara las características del suelo entre arbustos nodrizas y áreas sin arbustos, como asimismo, entre cinco especies de nodrizas. El muestreo se realizó en cuatro sitios del Valle Antinaco-Los Colorados (Pcia. La Rioja) durante sep./2013. Los resultados de análisis multivariados de la varianza sobre siete parámetros físico-químicos del suelo indican que tales características varían significativamente (1) entre áreas con y sin arbustos, (2) entre sitios y entre especies, de manera independiente. Los cambios más importantes asociados a la presencia de arbustos se reflejaron en términos de materia orgánica, fósforo (> bajo arbustos) y pH (< bajo arbustos). En conjunto, los resultados sugieren que para las siete características evaluadas, cualquiera de las 5 nodrizas promueve cambios en las características del suelo, potencialmente favorables para la productividad vegetal.Fil: Varela, O.. Fundación Miguel Lillo; Argentina. Universidad Nacional de Chilecito; ArgentinaFil: Varas, Mariana Marcela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Chilecito; ArgentinaFil: Rattalino, Donna Lucia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Chilecito; ArgentinaFil: Crabbe, Franco Daniel Nicolás. Universidad Nacional de Chilecito; ArgentinaFil: Ordano, Mariano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico - Tucumán. Unidad Ejecutora Lillo; Argentina. Fundación Miguel Lillo; ArgentinaXXXV Jornadas Argentinas de BotánicaSaltaArgentinaSociedad Argentina de BotánicaUniversidad Nacional de SaltaSociedad Latinoamericana y del Caribe de Cactáceas y otras SuculentasInstituto Nacional de Tecnología Agropecuari

A search for ultra-high-energy photons at the Pierre Auger Observatory exploiting air-shower universality

The Pierre Auger Observatory is the most sensitive detector to primary photons with energies above ∼0.2 EeV. It measures extensive air showers using a hybrid technique that combines a fluorescence detector (FD) with a ground array of particle detectors (SD). The signatures of a photon-induced air shower are a larger atmospheric depth at the shower maximum (X$_{max}$) and a steeper lateral distribution function, along with a lower number of muons with respect to the bulk of hadron-induced background. Using observables measured by the FD and SD, three photon searches in different energy bands are performed. In particular, between threshold energies of 1-10 EeV, a new analysis technique has been developed by combining the FD-based measurement of X$_{max}$ with the SD signal through a parameter related to its muon content, derived from the universality of the air showers. This technique has led to a better photon/hadron separation and, consequently, to a higher search sensitivity, resulting in a tighter upper limit than before. The outcome of this new analysis is presented here, along with previous results in the energy ranges below 1 EeV and above 10 EeV. From the data collected by the Pierre Auger Observatory in about 15 years of operation, the most stringent constraints on the fraction of photons in the cosmic flux are set over almost three decades in energy

Study on multi-ELVES in the Pierre Auger Observatory

Since 2013, the four sites of the Fluorescence Detector (FD) of the Pierre Auger Observatory record ELVES with a dedicated trigger. These UV light emissions are correlated to distant lightning strikes. The length of recorded traces has been increased from 100 μs (2013), to 300 μs (2014-16), to 900 μs (2017-present), to progressively extend the observation of the light emission towards the vertical of the causative lightning and beyond. A large fraction of the observed events shows double ELVES within the time window, and, in some cases, even more complex structures are observed. The nature of the multi-ELVES is not completely understood but may be related to the different types of lightning in which they are originated. For example, it is known that Narrow Bipolar Events can produce double ELVES, and Energetic In-cloud Pulses, occurring between the main negative and upper positive charge layer of clouds, can induce double and even quadruple ELVES in the ionosphere. This report shows the seasonal and daily dependence of the time gap, amplitude ratio, and correlation between the pulse widths of the peaks in a sample of 1000+ multi-ELVES events recorded during the period 2014-20. The events have been compared with data from other satellite and ground-based sensing devices to study the correlation of their properties with lightning observables such as altitude and polarity

Extraction of the Muon Signals Recorded with the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory Using Recurrent Neural Networks

We present a method based on the use of Recurrent Neural Networks to extract the muon component from the time traces registered with water-Cherenkov detector (WCD) stations of the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory. The design of the WCDs does not allow to separate the contribution of muons to the time traces obtained from the WCDs from those of photons, electrons and positrons for all events. Separating the muon and electromagnetic components is crucial for the determination of the nature of the primary cosmic rays and properties of the hadronic interactions at ultra-high energies. We trained a neural network to extract the muon and the electromagnetic components from the WCD traces using a large set of simulated air showers, with around 450 000 simulated events. For training and evaluating the performance of the neural network, simulated events with energies between 1018.5, eV and 1020 eV and zenith angles below 60 degrees were used. We also study the performance of this method on experimental data of the Pierre Auger Observatory and show that our predicted muon lateral distributions agree with the parameterizations obtained by the AGASA collaboration