Power Spectrum Analysis of Undersea and Surface Sea-Ice Profiles

Abstract

Under-ice sonar profiles and surface laser profiles of the Arctic pack ice have been analyzed using power-spectrum techniques to extract significant spectral peaks corresponding to spatial periodicies in the ice. The analysis suggests that, for a section of ice sampled by two intersecting under-ice profiles, the ridges are not randomly oriented. Moreover, the lineation or directionality of the ridges may be approximately determined from the two intersecting profiles. Also the spectra from surface profiles of multi-year ice and from surface profiles of first-year ice are of a much different nature, thus suggesting a technique for determining ice types from laser profiles.Des profils de la banquise arctique ont été analysés au sonar sous la glace et au laser en surface par les techniques des spectres d’énergie afin d’extraire des pointes significatives du spectre correspondant à une périodicité spatiale du relief de la glace. L’analyse indique que pour une section de glace délimitée par deux profils sous-glaciaires sécants les ondulations de la glace ne sont pas orientées au hasard. En outre à partir des deux profils sécants on peut déterminer le dessin ou la direction générale des ondulations. De même les spectres des profils de surface d’une glace vieille de plusieurs années et ceux des profils de surface de la glace de l’année sont d’une nature très différente; d’où l’idée d’une technique pour déterminer les types de glaces à partir des profils laser.Die Powerspektren von Echolotprofilen der Unterseite und Laserprofilen der Oberfläche des arktischen Packeises wurden analysiert, um signifikante spektrale Spitzen herauszufinden, die räumlichen Periodizitäten im Eis entsprechen. Die Analyse zeigt, dass in einem durch zwei sich kreuzende Untereisprofile erfassten Eisabschnitt die Rücken nicht zufällig orientiert sind. Darüberhinaus kann man die Aufreihung oder Richtung der Rücken aus den beiden sich kreuzenden Profilen bestimmen. Weiter sind die Spektren von Oberflächenprofilen mehrjährigen Eises sehr verschieden von denen einjährigen Eises, was eine Methode zur Bestimmung von Eistypen aus Laserprofilen nahelegt.