Time domain reflectometry as a field method for measuring water content and soil water electrical conductivity at a continuous permafrost site

Julia Boike and Kurt Roth

Permafrost and Periglacial Processes, 1997, vol. 8, issue 4, 359-370

Abstract: Time domain reflectometry (TDR) is evaluated as a field technique for measuring volumetric water content θ and bulk electrical conductivity σb in Arctic soils. Calibration measurements of θ and σb were carried out on three different slopes at a field site in Siberia (74°32′N; 98°35′E). Comparison of θ calculated from TDR using two different approaches and gravimetrically determined water contents shows a close correlation. TDR determined σb, applying theoretical relationships and a simple regression model, are compared with the electrical conductivity σw of soil solutions obtained with suction cups. Best results for σw are obtained using the regression model, with highest precision when probe specific calibration is carried out. In this permafrost setting, TDR can be applied to obtain quantitative estimates of θ and σw in the active layer. The application of the regression model in different permafrost soils to infer σw requires additional calibration. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd. La technique “Time Domain Reflectometry” (TDR) est évaluée sur le terrain comme méthode permettant de mesurer le contenu volumétrique en eau θ et la conductivité électrique globale σb dans des sols arctiques. Des mesures de calibrage du θ et de σb ont été réalisées sur trois pentes différentes en un endroit de Sibérie (74°32′N; 98°35′E). Les valeurs du θ calculées par TDR en utilisant deux approches différentes ont montré l'existence d'une corrélation proche avec des contenus en eau déterminés par pesée. Les valeurs obtenues de σb en appliquant des relations théoriques et un modèle simple de régression ont été comparées avec la conductivité électrique σw de solutions du sol extraites par succion. Les meilleurs résultats pour σw ont été obtenus en utilisant un modèle de régression et une calibration spécifique des sondes. Dans le domaine du pergélisol, la technique TDR peut être appliquée pour obtenir des estimations de θ et de σw dans la couche active. L'utilisation de la méthode de la régression pour obtenir des valeurs de σw dans des pergélisols différents exige des calibrages supplémentaires. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.

Date: 1997
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https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1530(199710/12)8:43.0.CO;2-S

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