Stöphål flöde uppåt eller nedåt?

[thureb]

Vi hade mycket fint isläge på Drevviken i Stockholms södra förorter i fredags 28 mars. Det var så kallat dränkstöp dvs stöptet var mycket vattnigt innan det återfrös med relativt slät yta. Det fanns ett flertal stöphål med klar is i mitten. Att "rötterna" runt hålen bildats av strömmande vatten inne i stöpet är nog klart men har vattnet i mitten runnit uppåt pga att snön tyngt ned islagret nedan eller har vattnet dränerats nedåt som i ett slukhål? Dvs har grenarna/rötterna fört vattnet mot centralhålet eller fört ut vattnet mot periferin.

http://www.sssk.se/medlem/databas/bild/bild-v.asp?id=38219 Foto Thure Björck

http://www.sssk.se/medlem/databas/bild/bild-v.asp?id=38218 Foto Thure Björck


Bilden nedan är mer detaljerad.

http://www.sssk.se/medlem/databas/bild/bild-v.asp?ID=38117

Jag tror mest på att vattnet dränerats nedåt då isen under flutit upp men det finns andra uppfattningar. Vad tror ni och varför?

Thure

 

[KLAGER]

Jag tycker bara att man ser sådana här hål när isen är torr. När snön tynger ner isen så att det väller upp vatten har jag i alla fall aldrig sett sådana här hål, jag har alltid trott att vattnet rinner upp på isen i sprickor.

 

[Palle_Z]

Toksvår fråga, spontant skulle jag säga flöde nedåt för det är den "naturliga vägen". Men med tanke på hur stöpisen har bildats så finns det dock mycket som talar för att det varit flöde uppåt.
Att den är slät borde vara ett tecken på att den varit helt dränkt av vatten och att det då varit flöde uppåt.
Hade det varit flöde nedåt tycker jag att stöpisen borde bli mer ojämn eftersom vattnet rinner undan.
Vet inte om mönstret ger så mycket ledning heller, borde kunna bli på det sättet oavsett åt vilket håll det flödar.
Är det flöde uppåt så borde detta mönster vara mindre vanligt och mindre utbrett på tjocka isar än på tunna isar, eller?
Förstemannen på bilderna ser ut att bära en välbekant mössa, vad tycker han?

-Palle

 

[thureb]

Förstemannen på bilderna ser ut att bära en välbekant mössa, vad tycker han?

-Palle

Som det står i bildtexten till den undre bilden så har Johan hävdat att vattnet flödat upp ur hålet för att ge detta fenomen men det var ett tag sedan vi diskuterade detta så kanske har han hunnit ta reda på mer sedan dess.

Thure

 

[Pelle Bomb]

Fick tidigare i vinter se ett förstadium till dessa hål:
2cm kärnis samt 5cm väl genomvattnad snö där hålen syntes som mörka fläckar.
När jag (från fast is) sköt undan snöslasket strömmade vattnet upp ur hålen (ca 1-3cm i diam) för att fylla ut den volym jag just flyttat på .

Angående strömriktningen i dessa hål till havs så undrar jag om inte vattenståndet (stigande/sjunkande) kan ha inverkan på flödet ?

 

[thureb]

Hur långt från land Pelle?

Din observation är mycket intressant Pelle. Har du bilder?

I skärgården är vattenståndsförändringar mycket vanliga och att vatten strömmar upp på strandbräckeisen är också vanligt. Hur tjock var den fasta isen?

Thure

 

[pby]

Vattnet rinner upp i stöphål

När snöns tyngd överstiger isen flytförmåga så hamnar isens ovansida under vattnet. Vatten kommer då att sippra upp genom håligheter och omvandla snön till slask (dränkstöp). Det ”varma ”uppsipprande vattnet vidgar hålet samt skapar kanaler genom snön som liknar trädgrenar. Flödet pågår tills den sammanlagda vikten av is och stöp motsvarar vikten av det undanpressade vattnet (Arkimedes princip). Då inträffar jämvikt och flödet avstannar.

Ett återgående flöde kan uppstå om det därefter regnar kraftigt eller och betydande mängder av stöpet smälter. Detta är nog mindre vanligt och var knappast fallet med isen på Drevviken i veckan.

I vissa fall kan slukhål ombildas till stöphål och vice versa (båda fenomenen uppstår ju från redan befintliga hål i isen). Annars kan de oftast skiljas mellan att stöphål är kraftigt förgrenade, medan slukhål normalt är tämligen runda i formen. Både stöphål och slukhål bildas ofta längs sprickor.

Vattenståndsförändringar påverkar bara flödet upp och ned närmast stränderna där isen sitter fast. Övriga isen flyter fritt och följer med i vattenståndsförändringar.

Går man fram till ett hål för att studera flödet, bör man tänka på att man själv tynger ned isen och därmed påverkar flödet.

 

[thureb]

Jag håller med om början av ditt

resonemang Johan men är fortfarande långt ifrån övertygad om att du har rätt hela vägen.

Is är lättare än vatten och därmed finns en kraft som strävar efter att få isen att flyta upp ovanpå vattnet.

Detta borde gälla både för snökristaller (egentligen iskristaller men det vita i stöpisen är ju i varje fall delvis luft vilket gör stöpet ännu lättare än kompakt is) och för kärnis.

Jag tror att en förklaring till fenomenet är att man har olika skikt i stöpet. Ett övre skikt med mera snökristaller och ett undre med mera vatten. Det undre skiktet ovanpå underisen torde förbli flytande längre och när det dräneras undan borde det kunna putta undan övre liggande stöpkristaller och bilda "rotmönstret".

Finns hål i isen borde dessa hål kunna fungera för vattentransport i bägge riktningarna beroende på hur isen belastas.

Skall man studera detta utan att påverka observationen med sin egen tyngd får man se till att stå på en bro eller flyta på en egen farkost.

Thure

 

[bdmk]

Kul att fantisera. Vatten som rinner ut genom ett hål bildar ju ofta en virvel. Det är väl den som ger alldeles runda hål (slukhål). Kan tänka mig att vatten som pressas ut genom ett hål inte beter sig på detta sätt. Då vidgas hålet på ett mer oregelbundet sätt.
/bdmk

 

[pausch]

Det fanns ett flertal stöphål med klar is i mitten. Att "rötterna" runt hålen bildats av strömmande vatten inne i stöpet är nog klart men har vattnet i mitten runnit uppåt pga att snön tyngt ned islagret nedan eller har vattnet dränerats nedåt som i ett slukhål? Dvs har grenarna/rötterna fört vattnet mot centralhålet eller fört ut vattnet mot periferin.

Definitionsmässigt åker väl vattnet uppåt i ett stöphål men nedåt i ett slukhål. Så den egentliga frågan är då om hålen du såg var stöphål eller slukhål?

 

[pby]

Is är lättare än vatten och därmed finns en kraft som strävar efter att få isen att flyta upp ovanpå vattnet.

Jag har lite svårt att se vilka fysikaliska principer som får vattnet att rinna nedåt. Problemet liknar ju lite att lasta en båt (med snö om du vill) och dra ur bottenpluggen.

Visst vill isen flyta upp, men det hindras av tyngden från snön. En förutsättning för att dränkstöp ska bilda, är ju att snöns tyngd överstiger isen flytkraft. Hela isen samt delar av snön kommer alltså att ligga under sjöytan. Finns det hål i isen kommer vatten då att rinna upp genom hålen tills jämvikt inträffar enligt Arkimedes princip. Som jag nämnde i mitt tidigare inlägg finns det omständigheter som teoretiskt kan få flödet att vända tillbaka, men normalt bör det röra sig om relativt små flöden, jämfört med de ganska stora vattenmängder som behöver flöda upp för att bilda dränkstöp.

Fenomenet finns även beskrivet i den vetenskapliga litteraturen, bland annat:
- Fremling, S, 1977, Sjöisars beroende av väder och vind, snö och vatten, SMHI rapporter RHO 12.
- Knight, C.A, 1987, Slush on lakes, Structure and Dynamics of Partially Solidified Systems (ed. Loper, D.E.) p 455 – 465.

 

[Pelle Bomb]

Hål på Kågefjärden

Din observation är mycket intressant Pelle. Har du bilder? Hur tjock var den fasta isen? Hur långt från land ?

Thure

Jag har ännu inte integrerat kameran med pannbenet, vilket enligt Murphy´s lag innebär att kameran många gånger ligger på fel plats när man ser något som skulle ha varit documenterat.
M.a.o. inga bilder.

Platsen var Kågefjärden (havet), den fasta isen var 25cm och avståndet från land var ca: 300m. Dyning + vind hade brutit upp isen en bra bit in i fjärden, sedan var det en kall natt innan det föll 10cm snö, vid efterföljande töväder fick jag se dessa hål när jag var ut och letade åkbar is. Hålen hade ej utvecklade "nervtrådar" men hade ett begynande oregelbundet "splatt"-mönster