Meri jäätyy ja sulaa

Meri jäähtyy

Syksyllä, ilman jäähtyessä, myös merivesi alkaa jäähtyä. Jäähtyessään pintavesi tulee alapuolista vettä raskaammaksi, alkaa vajota ja aikaansaa pystysuoran sekoittumisen. Tämä sekoittuminen ulottuu lämpötilan harppauskerrokseen saakka. Syysmyrskyjen saapuessa tuulen vaikutus ulottuu yhä syvemmälle. Lopulta lämpötilan harppauskerros häviää kokonaan. Matalilla merialueilla, kuten Perämerellä, meri sekoittuu pohjaan asti. Syvemmillä alueilla sekoittuminen yltää vain suolaisuuden harppauskerrokseen asti. Ajallisesti tämä tavallisesti tapahtuu loka- marraskuun aikana. Marraskuun kuluessa koko meren pintakerros jäähtyy tasaisesti aina suolaisuuden harppauskerrokseen asti. Jäähtyminen on voimakkainta matalilla rannikko- ja saaristoalueilla. Lopulta merivesi saavuttaa jäätymispisteensä ja jäätyminen alkaa.

Meri jäätyy

Saavutettuaan jäätymispisteensä, vesi muuttaa olomuotoaan ja kiteytyy eli jäätyy. Veden tilavuus kasvaa sen kiteytyessä, jolloin jään tiheys on pienempi kuin veden, ja jää kelluu. Kiteytyminen käynnistyy aina jonkin epäpuhtauden, kuten ilmakuplan tai roskan ympärille. Aluksi jääkiteet ovat vedessä vapaina, mutta vettä kevyempinä ne nousevat pintaan, missä ne vähitellen kerääntyvät yhteen ja kiinnittyvät toisiinsa. Veden pintaan muodostuu yhtenäinen ohut jääpeite, riite. Riitteen muodostumisen jälkeen kiteet kasvavat vain alaspäin ja jääpeite paksuuntuu.

Jäätymistä. Kuva: Jouni Vainio

Jää paksuuntuu

Jääpeite paksuuntuu parhaiten, kun sen pinta on paljas. Jään muodostuessa suoraan vedestä se on kirkasta teräsjäätä. Väriltään teräsjää on tumman sinertävää, lasimaista ja yleensä suurikiteistä. Jäälle satanut lumi eristää jään pakkasilmasta ja jään paksuuntuminen on hitaampaa. Kun jäälle sataa runsaasti lunta, ei jää enää pysty kelluen kannattamaan lumen painoa, vaan jää painuu vesirajan alle. Tällöin jäälle nousee vettä muodostaen lumen alaosaan sohjoisen kerroksen. Pakkasen kiristyessä tämä kerros jähmettyy kohvajääksi. Kohvajää on väriltään himmeän vaaleaa, maitomaista ja sen kiteet ovat pieniä ja raemaisia. Lisäksi jää sisältää useimmiten runsaasti ilmakuplia.

Suolaisessakin vedessä jääkiteet muodostuvat puhtaasta vedestä. Kasvava merijää pyrkii hylkimään suolaa. Tämä ei täysin onnistu, vaan jäänmuodostuksen aikana jääkiteiden sisään ja väliin jää suolaa. Mitä ankarampi pakkanen ja mitä nopeammin jäätä muodostuu, sitä enemmän suolaa jää jään sisään. Peukalosääntönä voidan pitää, että merijään suolapitoisuus on noin kolmannes sen veden suolapitoisuudesta, josta se on muodostunut. Merijään sisällä suola on väkevänä liuoksena sylinterimäisissä suolataskuissa ja -onkaloissa. Niiden halkaisija on vain millimetrin osia ja ne ovat toisistaan 0,5–1 mm:n etäisyydellä. Onkaloiden pituus voi olla jopa puolet jään paksuudesta. Lähellä jään yläpintaa suolapitoisuus on suurin. Jään sisällä suolaliuos vaeltaa pääasiassa alaspäin siten, että yläpäässä liuos jäätyy ja alapäässä sulattaa jäätä. Siten liuos ennen pitkää valuu veteen ja jään suolaisuus vähenee. Suolaisuutensa takia merijää on heikompaa kuin makeasta vedestä muodostunut jää.

Sulaminen

Keväällä, jään lämpötilan kohotessa, suolaliuos sitoo vettä onkaloiden seinämistä ja suolataskut kasvavat. Kevätjää muodostuu siis jääkiteiden sydämistä, jotka eivät ole kiinni toisissaan, vaan ovat alati kasvavien suolataskujen erottamia. Jos palan kevätjäätä asettaa aurinkoon, auringon säteet menevät puhtaista jääkiteistä läpi, mutta absorboituvat eli imeytyvät suolaan ja muihin epäpuhtauksiin kiteiden väleissä. Näin erottuu toisaalta kevätjään kiderakenne ja toisaalt ajäätä sulattavat epäpuhtaudet. Sulamisen viime vaiheessa jääkiteet ovat puikkomaisessa muodossa. Tästä syystä kevätjää ei ole läheskään yhtä kestävää kuin syksyinen jää, vaan haurasta. Lopulta kevät voittaa ja meri vapautuu jäistä.

Jää sulaa keväällä. Kuva: Jouni Vainio