Brinicle

Jään muodostuminen suolavedestä aiheuttaa huomattavia muutoksia läheisen jäätymättömän veden koostumukseen. Kun vesi jäätyy, useimmat epäpuhtaudet jäävät vesikiteiden ulkopuolelle; jopa merivedestä saatu jää on suhteellisen raikasta verrattuna meriveteen, josta se on muodostunut. Epäpuhtauksien (kuten suolan ja muiden ionien) pakottamisen seurauksena merijää on hyvin huokoista ja sienimäistä, aivan erilaista kuin makean veden jäätyessä syntyvä kiinteä jää.

Kun merivesi jäätyy ja suola pakotetaan ulos puhtaasta jääkideverkosta, ympäröivästä vedestä tulee suolapitoisempaa, kun väkevää suolavettä vuotaa ulos. Tämä alentaa sen jäätymislämpötilaa ja lisää sen tiheyttä. Jäätymislämpötilan alentaminen mahdollistaa sen, että ympäröivä, suolavettä sisältävä vesi pysyy nestemäisenä eikä jäädy välittömästi. Tiheyden lisääntyminen saa tämän kerroksen vajoamaan. Jään läpi syntyy pieniä tunneleita, joita kutsutaan suolavesikanaviksi, kun tämä supersuolainen, alijäähtynyt vesi vajoaa pois jäätyneestä puhtaasta vedestä. Näyttämö on nyt valmis suolaveden syntymiselle.

Kun tämä alijäähtynyt suolavesi saavuttaa jään alla olevan jäätymättömän meriveden, se saa aikaan lisäjään syntymisen. Vesi liikkuu korkeista pitoisuuksista mataliin. Koska suolavedessä on alhaisempi vesipitoisuus, se vetää siksi puoleensa ympäröivää vettä. Suolaveden kylmän lämpötilan vuoksi äskettäin houkuteltu vesi jäätyy. Jos suolaveden kanavat ovat suhteellisen tasaisesti jakautuneet, jääpeite kasvaa tasaisesti alaspäin. Jos suolaveden kanavat kuitenkin keskittyvät yhdelle pienelle alueelle, kylmän suolaveden (joka on nyt niin suolapitoista, ettei se voi jäätyä normaalissa jäätymispisteessään) alaspäin suuntautuva virtaus alkaa olla vuorovaikutuksessa jäätymättömän meriveden kanssa virtauksena. Aivan kuten tulipalon kuuma ilma nousee savupilvenä, tämä kylmä, tiheä vesi vajoaa savupilvenä. Sen ulkoreunoille alkaa kerääntyä jääkerros, kun ympäröivä vesi, jota tämä suihku jäähdyttää alle jäätymispisteensä, jäätyy. Nyt on muodostunut brinikkeli, joka muistuttaa käänteistä jääpiippua, joka sulkee sisäänsä alaspäin suuntautuvan virtauksen tätä alijäähtynyttä, supersuolaista vettä.

Kun brinikkelistä tulee tarpeeksi paksu, siitä tulee itsestään ylläpitävä. Kun jää kerääntyy alaspäin virtaavan kylmän suihkun ympärille, se muodostaa eristävän kerroksen, joka estää kylmää, suolaista vettä diffundoitumasta ja lämpenemästä. Tämän seurauksena suihkua ympäröivä jäävaippa kasvaa alaspäin virtauksen mukana. Tippukiven sisäseinämän lämpötila pysyy suolapitoisuuden määräämällä jäätymiskäyrällä, joten tippukiven kasvaessa ja suolaveden lämpötilavajeen siirtyessä jään kasvuun sisäseinämä sulaa laimentaen ja jäähdyttäen viereisen suolaveden takaisin jäätymispisteeseen. Se on kuin ylösalaisin käännetty jääpuikko; sen sijaan, että kylmä ilma jäädyttää nestemäisen veden kerroksiksi, alaspäin virtaava kylmä vesi jäädyttää ympäröivän veden, jolloin se voi laskeutua vielä syvemmälle. Näin tehdessään se luo lisää jäätä, ja suolahiutale kasvaa pidemmäksi.

Suolahiutaleen kokoa rajoittavat veden syvyys, sen yläpuolella olevan merijään kasvu, joka ruokkii sen virtausta, ja ympäröivä vesi itse. Vuonna 2011 brinikkelin muodostumista kuvattiin ensimmäistä kertaa. Brinikkelin sisällä olevan nestemäisen veden suolapitoisuuden on todettu vaihtelevan ilman lämpötilan mukaan. Mitä alhaisempi lämpötila on, sitä suurempi on suolaveden pitoisuus. Tammikuussa 2014 Vienanmeren rannikolla havaittiin, että ilman lämpötilan ollessa -1 °C suolapitoisuus oli 30-35 psu, kun taas suolapitoisuus merellä oli 28 psu. Kun lämpötila oli -12 °C, suolaveden suolapitoisuus nousi 120-156 psu:iin.