Brinicle
La formación de hielo a partir de agua salada produce marcados cambios en la composición del agua cercana no congelada. Cuando el agua se congela, la mayoría de las impurezas quedan excluidas de los cristales de agua; incluso el hielo procedente del agua de mar es relativamente fresco en comparación con el agua de mar de la que se forma. Como resultado de forzar la salida de las impurezas (como la sal y otros iones), el hielo marino es muy poroso y esponjoso, muy diferente del hielo sólido que se produce cuando se congela el agua dulce.
A medida que el agua de mar se congela y la sal es forzada a salir de la red de cristales de hielo puro, el agua circundante se vuelve más salina al filtrarse la salmuera concentrada. Esto reduce su temperatura de congelación y aumenta su densidad. La disminución de la temperatura de congelación permite que el agua circundante, rica en salmuera, permanezca líquida y no se congele inmediatamente. El aumento de la densidad hace que esta capa se hunda. Se crean pequeños túneles, llamados canales de salmuera, a lo largo del hielo a medida que esta agua supersalina y superenfriada se aleja del agua pura congelada. El escenario está ahora preparado para la creación de una salmuera.
A medida que esta agua salina superenfriada alcanza el agua de mar no congelada por debajo del hielo, provocará la creación de hielo adicional. El agua se desplaza de las concentraciones altas a las bajas. Dado que la salmuera posee una menor concentración de agua, atrae el agua circundante. Debido a la fría temperatura de la salmuera, el agua recién atraída se congela. Si los canales de salmuera están distribuidos de forma relativamente uniforme, la capa de hielo crece hacia abajo de forma homogénea. Sin embargo, si los canales de salmuera se concentran en una pequeña zona, el flujo descendente de la salmuera fría (ahora tan salada que no puede congelarse en su punto de congelación normal) comienza a interactuar con el agua de mar no congelada en forma de flujo. Al igual que el aire caliente de un incendio se eleva en forma de penacho, esta agua fría y densa se hunde en forma de penacho. Sus bordes exteriores comienzan a acumular una capa de hielo a medida que el agua circundante, enfriada por este chorro por debajo de su punto de congelación, se hiela. Ahora se ha formado un brinículo, que se asemeja a una «chimenea» invertida de hielo que encierra un flujo descendente de esta agua superenfriada y supersalina.
Cuando el brinículo adquiere un grosor suficiente, se vuelve autosuficiente. A medida que el hielo se acumula alrededor del chorro frío que fluye hacia abajo, forma una capa aislante que impide que el agua fría y salina se difunda y se caliente. Como resultado, la capa de hielo que rodea el chorro crece hacia abajo con el flujo. La temperatura de la pared interior de la estalactita se mantiene en la curva de congelación determinada por la salinidad, por lo que a medida que la estalactita crece y el déficit de temperatura de la salmuera entra en el crecimiento del hielo, la pared interior se funde para diluir y enfriar la salmuera adyacente hasta su punto de congelación. Es como un carámbano vuelto del revés; en lugar de que el aire frío congele el agua líquida en capas, el agua fría descendente está congelando el agua circundante, lo que le permite descender aún más profundamente. A medida que lo hace, crea más hielo y el carámbano se alarga.
El tamaño de un carámbano está limitado por la profundidad del agua, el crecimiento del hielo marino suprayacente que alimenta su flujo y el agua circundante. En 2011 se filmó por primera vez la formación de brinículas. Se ha confirmado que la salinidad del agua líquida dentro del brinicle varía en función de la temperatura del aire. Cuanto más baja es la temperatura, mayor es la concentración de salmuera. En enero de 2014 a lo largo de la costa del Mar Blanco se registró que a una temperatura del aire de -1 °C la salinidad de la salmuera estaba entre 30 y 35 psu, mientras que la salinidad en el mar era de 28 psu. Cuando la temperatura era de -12 °C la salinidad de la salmuera aumentaba a entre 120 y 156 psu.