Effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the Sahara Desert
The article is devoted to the elaboration and possibilities of using the method of stage-by-stage satellite radar monitoring of aeolian processes as sources of sandstorms in the process of their growth. The method is based on an experimental study of the effect of anomalous narrow-directional backsc...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/289 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth |
Institution
Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth| _version_ | 1856543083472093184 |
|---|---|
| author | Matveev, Oleksandr Velichko, Sergey Tsymbal, Valeriy Bychkov, Dmytry Ivanov, Victor Stadnyk, Oleksandr |
| author_facet | Matveev, Oleksandr Velichko, Sergey Tsymbal, Valeriy Bychkov, Dmytry Ivanov, Victor Stadnyk, Oleksandr |
| author_sort | Matveev, Oleksandr |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-04T22:21:40Z |
| description | The article is devoted to the elaboration and possibilities of using the method of stage-by-stage satellite radar monitoring of aeolian processes as sources of sandstorms in the process of their growth. The method is based on an experimental study of the effect of anomalous narrow-directional backscattering of radio waves (ANDBR) from an electrically conductive layer formed under the action of the wind, bordering the surface of the barchan. The causes of the formation of such a layer are described, taking into account the physics of the interaction of negatively charged particles when they collide with the surface and with each other in the air. A modified model of combined facet backscattering (MMCFB) by leeward slopes of barchans and ripples located on windward and leeward slopes of barchans is proposed. It should be noted that the angles of these slopes, being the angles of repose of sand, remain constant under radar irradiation at any wavelength. As a result, a comprehensive monitoring of sandstorm characteristics is proposed, during all stages of their passage, using the processing of data from groups of radar satellites operating at the same or different wavelengths. For such type of monitoring, the overall range of surface irradiation angles is also not significant and such fast-passing processes as erosion, evaporation, etc. are excluded from consideration. The obtained data after statistical processing can be compared with field measurement data. The manifestations of the first stages of sandstorm occurrence in fragments of radar images have been confirmed and explained. Prospects for studying the development of storms at the next stages are proposed.
Contributions of Authors: Conceptualization, O.Ya. Matveev. and S. A. Velichko; methodology, O.Ya. Matveev. S. A. Velichko. V. N. Tsymbal and V. K. Ivanov; formal analysis, O.Ya. Matveev, S. A. Velichko and D. M. Bychkov; investigation, O.Ya. Matveev, S. A. Velichko, D. M. Bychkov and O. M. Stadnyk; data processing, O.Ya. Matveev, S. A. Velichko, D. M. Bychkov and O. M. Stadnyk; writing—original draft preparation: O.Ya. Matveev and S. A. Velichko; writing—review and editing O.Ya. Matveev. S. A. Velichko, V. N. Tsymbal, V. K. Ivanov, D. M. Bychkov and O. M. Stadnyk; visualization, O.Ya. Matveev and D. M. Bychkov. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.
Funding: This research received no external funding.
Data Availability Statement: Not applicable.
Acknowledgments: The authors express their sincere gratitude to Earth Observing System Data Analytics (eosda.com) for providing free digital radar images of the Envisat SAR within the framework of the ESA project id:13193. We are also grateful to reviewers and editors for their valuable comments, recommendations, and attention to the work.
Conflicts of Interest: The authors declare no conflict of interest. |
| first_indexed | 2026-02-08T07:57:35Z |
| format | Article |
| id | uajuacgovua-article-289 |
| institution | Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T07:57:35Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | uajuacgovua-article-2892026-01-04T22:21:40Z Effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the Sahara Desert Ефективний радіолокаційний супутниковий моніторинг початкових стадій формування та розвитку піщаних бур у пустелі Сахара Matveev, Oleksandr Velichko, Sergey Tsymbal, Valeriy Bychkov, Dmytry Ivanov, Victor Stadnyk, Oleksandr радіолокаційне дистанційне зондування дослідження піщаних бур на різних етапах розвитку комплексний радіолокаційний моніторинг пустелі radar remote sensing desert sandstorm monitoring stages of sandstorm research complex radar monitoring The article is devoted to the elaboration and possibilities of using the method of stage-by-stage satellite radar monitoring of aeolian processes as sources of sandstorms in the process of their growth. The method is based on an experimental study of the effect of anomalous narrow-directional backscattering of radio waves (ANDBR) from an electrically conductive layer formed under the action of the wind, bordering the surface of the barchan. The causes of the formation of such a layer are described, taking into account the physics of the interaction of negatively charged particles when they collide with the surface and with each other in the air. A modified model of combined facet backscattering (MMCFB) by leeward slopes of barchans and ripples located on windward and leeward slopes of barchans is proposed. It should be noted that the angles of these slopes, being the angles of repose of sand, remain constant under radar irradiation at any wavelength. As a result, a comprehensive monitoring of sandstorm characteristics is proposed, during all stages of their passage, using the processing of data from groups of radar satellites operating at the same or different wavelengths. For such type of monitoring, the overall range of surface irradiation angles is also not significant and such fast-passing processes as erosion, evaporation, etc. are excluded from consideration. The obtained data after statistical processing can be compared with field measurement data. The manifestations of the first stages of sandstorm occurrence in fragments of radar images have been confirmed and explained. Prospects for studying the development of storms at the next stages are proposed. Contributions of Authors: Conceptualization, O.Ya. Matveev. and S. A. Velichko; methodology, O.Ya. Matveev. S. A. Velichko. V. N. Tsymbal and V. K. Ivanov; formal analysis, O.Ya. Matveev, S. A. Velichko and D. M. Bychkov; investigation, O.Ya. Matveev, S. A. Velichko, D. M. Bychkov and O. M. Stadnyk; data processing, O.Ya. Matveev, S. A. Velichko, D. M. Bychkov and O. M. Stadnyk; writing—original draft preparation: O.Ya. Matveev and S. A. Velichko; writing—review and editing O.Ya. Matveev. S. A. Velichko, V. N. Tsymbal, V. K. Ivanov, D. M. Bychkov and O. M. Stadnyk; visualization, O.Ya. Matveev and D. M. Bychkov. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript. Funding: This research received no external funding. Data Availability Statement: Not applicable. Acknowledgments: The authors express their sincere gratitude to Earth Observing System Data Analytics (eosda.com) for providing free digital radar images of the Envisat SAR within the framework of the ESA project id:13193. We are also grateful to reviewers and editors for their valuable comments, recommendations, and attention to the work. Conflicts of Interest: The authors declare no conflict of interest. Стаття присвячена розробці та перспективам використання методики поетапного супутникового радіолокаційного моніторингу еолових процесів, як джерел піщаних бур у процесі їх розвитку. Методика заснована на експериментальному вивченні ефекту аномального вузькоспрямованого зворотного розсіювання радіохвиль від сформованого під дією вітру електрично провідного шару, який облягає поверхню бархану. Описані причини появи такого шару з урахуванням фізики взаємодії негативно заряджених частинок при зіткнення з поверхнею та один з одним у повітрі. Запропонована модифікована модель комбінованого фацетного зворотного розсіювання (ММКФОР) підвітряними схилами барханів та брижів, що знаходиться на навітряних і підвітряних схилах барханів. Оскільки кути цих схилів, що є кутами природного схилу, не залежать від довжини радіолокаційного опромінення, пропонується комплексний моніторинг характеристик піщаних бур на час усіх етапів їх проходження за допомогою тимчасово створених груп радіолокаційних супутників, що працюють на однакових чи різних довжинах хвиль. Такий моніторинг також не критичний до кутів опромінення поверхні та виключає з розгляду такі швидкоплинні процеси, як ерозія, випаровування та ін. Отримані дані після статистичної обробки можуть порівнюватися з даними польових вимірів. Прояви перших етапів виникнення піщаних бур підтверджені та пояснені фрагментами радіолокаційних зображень. Запропоновано перспективи дослідження розвитку бур на наступних етапах. Внесок авторів: Внесок авторів: Концептуалізація, О. Я. Матвєєв та С. A. Величко; методологія, О. Я. Матвєєв, С. A. Величко, В. М. Цимбал та В. K. Іванов; формальний аналіз, О. Я. Матвєєв, С. A. Величко та Д. M. Бичков; дослідження, О. Я. Матвєєв, С. A. Величко, Д. M. Бичков та O. M. Стадник; обробка даних, О. Я. Матвєєв, С. A. Величко, Д. M. Бичков та O. M. Стадник; написання — підготовка авторського рукопису: О. Я. Матвєєв та С. A. Величко; написання — рецензування та редагування О. Я. Матвєєв, С. A. Величко, В. М. Цимбал, В. K. Іванов, Д. M. Бичков та O. M. Стадник; візуалізація, О. Я. Матвєєв та Д. M. Бичков. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Це дослідження не отримало зовнішнього фінансування. Доступність даних: Не застосовується. Подяки: Автори висловлюють щиру подяку Earth Observing System Data Analytics (eosda.com) за надання безкоштовних цифрових радіолокаційних зображень Envisat SAR в межах проекту ESA з ідентифікатором 13193. Ми також вдячні рецензентам та редакторам за їх цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи. Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів. Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine 2025-12-30 Article Article application/pdf https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/289 10.36023/ujrs.2025.12.4.289 Ukrainian journal of remote sensing; Vol. 12 No. 4 (2025); 21-28 Украинский журнал дистанционного зондирования Земли; Том 12 № 4 (2025); 21-28 Український журнал дистанційного зондування Землі; Том 12 № 4 (2025); 21-28 2313-2132 en https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/289/298 Copyright (c) 2025 Ukrainian journal of remote sensing |
| spellingShingle | radar remote sensing desert sandstorm monitoring stages of sandstorm research complex radar monitoring Matveev, Oleksandr Velichko, Sergey Tsymbal, Valeriy Bychkov, Dmytry Ivanov, Victor Stadnyk, Oleksandr Effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the Sahara Desert |
| title | Effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the Sahara Desert |
| title_alt | Ефективний радіолокаційний супутниковий моніторинг початкових стадій формування та розвитку піщаних бур у пустелі Сахара |
| title_full | Effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the Sahara Desert |
| title_fullStr | Effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the Sahara Desert |
| title_full_unstemmed | Effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the Sahara Desert |
| title_short | Effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the Sahara Desert |
| title_sort | effectual radar satellite monitoring of the initial stages of sandstorm formation and progress in the sahara desert |
| topic | radar remote sensing desert sandstorm monitoring stages of sandstorm research complex radar monitoring |
| topic_facet | радіолокаційне дистанційне зондування дослідження піщаних бур на різних етапах розвитку комплексний радіолокаційний моніторинг пустелі radar remote sensing desert sandstorm monitoring stages of sandstorm research complex radar monitoring |
| url | https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/289 |
| work_keys_str_mv | AT matveevoleksandr effectualradarsatellitemonitoringoftheinitialstagesofsandstormformationandprogressinthesaharadesert AT velichkosergey effectualradarsatellitemonitoringoftheinitialstagesofsandstormformationandprogressinthesaharadesert AT tsymbalvaleriy effectualradarsatellitemonitoringoftheinitialstagesofsandstormformationandprogressinthesaharadesert AT bychkovdmytry effectualradarsatellitemonitoringoftheinitialstagesofsandstormformationandprogressinthesaharadesert AT ivanovvictor effectualradarsatellitemonitoringoftheinitialstagesofsandstormformationandprogressinthesaharadesert AT stadnykoleksandr effectualradarsatellitemonitoringoftheinitialstagesofsandstormformationandprogressinthesaharadesert AT matveevoleksandr efektivnijradíolokacíjnijsuputnikovijmonítoringpočatkovihstadíjformuvannâtarozvitkupíŝanihburupustelísahara AT velichkosergey efektivnijradíolokacíjnijsuputnikovijmonítoringpočatkovihstadíjformuvannâtarozvitkupíŝanihburupustelísahara AT tsymbalvaleriy efektivnijradíolokacíjnijsuputnikovijmonítoringpočatkovihstadíjformuvannâtarozvitkupíŝanihburupustelísahara AT bychkovdmytry efektivnijradíolokacíjnijsuputnikovijmonítoringpočatkovihstadíjformuvannâtarozvitkupíŝanihburupustelísahara AT ivanovvictor efektivnijradíolokacíjnijsuputnikovijmonítoringpočatkovihstadíjformuvannâtarozvitkupíŝanihburupustelísahara AT stadnykoleksandr efektivnijradíolokacíjnijsuputnikovijmonítoringpočatkovihstadíjformuvannâtarozvitkupíŝanihburupustelísahara |