Brinicle

Dannelsen af is fra saltvand medfører markante ændringer i sammensætningen af det nærliggende ufrosne vand. Når vand fryser, udelukkes de fleste urenheder fra vandkrystallerne; selv is fra havvand er relativt frisk sammenlignet med det havvand, som den er dannet af. Som følge af at urenhederne tvinges ud (såsom salt og andre ioner) er havisen meget porøs og svampelignende, hvilket er helt anderledes end den faste is, der dannes, når ferskvand fryser.

Da havvandet fryser, og salt tvinges ud af det rene iskrystalgitter, bliver det omgivende vand mere salt, da koncentreret saltvand siver ud. Dette sænker dets frysetemperatur og øger dets massefylde. Ved at sænke frysetemperaturen kan dette omgivende, saltvandsrige vand forblive flydende og ikke fryse med det samme. Stigningen i densiteten får dette lag til at synke. Der opstår små tunneller, kaldet saltvandskanaler, gennem hele isen, efterhånden som dette supersaltede, underafkølede vand synker væk fra det frosne rene vand. Scenen er nu sat for dannelsen af en brinikel.

Da dette superkølede saltvand når frem til det ufrosne havvand under isen, vil det medføre dannelsen af yderligere is. Vand bevæger sig fra høje til lave koncentrationer. Fordi saltvandet besidder en lavere koncentration af vand, tiltrækker det derfor det omgivende vand. På grund af den kolde temperatur i saltvandet fryser det nyligt tiltrukkede vand. Hvis saltvandskanalerne er relativt jævnt fordelt, vokser ismassen jævnt nedad. Men hvis saltvandskanalerne er koncentreret i et lille område, begynder den nedadgående strøm af den kolde saltvand (nu så saltrig, at den ikke kan fryse ved sit normale frysepunkt) at interagere med det ufrosne havvand som en strøm. Ligesom varm luft fra et bål stiger op som en pære, synker dette kolde, tætte vand ned som en pære. Dens ydre kanter begynder at samle et lag is, efterhånden som det omgivende vand, der er blevet afkølet af denne stråle til under frysepunktet, begynder at fryse til. Der er nu dannet en brinikel, der ligner en omvendt “skorsten” af is, som omslutter en nedadgående strøm af dette superkølede, supersaltede vand.

Når briniklen bliver tyk nok, bliver den selvbærende. Efterhånden som isen ophobes omkring den nedstrømmende kolde stråle, danner den et isolerende lag, der forhindrer det kolde, saltholdige vand i at diffundere og opvarme sig. Som følge heraf vokser iskappen omkring strålen nedad i takt med strømmen. Stalaktittens indre vægtemperatur forbliver på den saltholdighedsbestemte frysekurve, så efterhånden som stalaktitten vokser, og temperaturunderskuddet i saltvandet går ind i isvæksten, smelter den indre væg for at fortynde og afkøle det tilstødende saltvand tilbage til dets frysepunkt. Det er som en istavle vendt på vrangen; i stedet for at kold luft fryser flydende vand i lag, fryser det nedstrømmende kolde vand det omgivende vand og gør det muligt for det at stige endnu dybere ned. Når det gør det, danner det mere is, og briniklen bliver længere.

En brinikel er begrænset i størrelse af vandets dybde, væksten af den overliggende havis, der giver næring til dens strømning, og det omgivende vand selv. I 2011 blev brinikeldannelsen filmet for første gang. Det er blevet bekræftet, at saltindholdet i det flydende vand i briniclen varierer afhængigt af luftens temperatur. Jo lavere temperaturen er, jo større er saltvandskoncentrationen. I januar 2014 blev det langs kysten af Det Hvide Hav registreret, at ved en lufttemperatur på -1 °C var saltvandsindholdet i saltvandet mellem 30 og 35 psu, mens saltindholdet i havet var 28 psu. Ved en temperatur på -12 °C steg saltindholdet i saltvandet til mellem 120 og 156 psu.