Forskare vid Aalto -universitetet har funnit starka bevis för att varm is - det vill säga is mycket nära temperaturen till noll grader Celsius - kan spricka annorlunda jämfört med den typ av is som normalt studeras i laboratorier eller natur. En ny studie publicerad i Kryosfären tittar närmare på fenomenet, studerat vid världens största inomhus istank på Aaltos campus.

Att förstå hur isbrytningar är avgörande för att säkerställa säkra hamnar och broar i svala klimat, samt transport genom historiskt istunga regioner. Eftersom den globala uppvärmningen medför förändringar i en gång förutsägbara säsongsförhållanden, reglerna som ligger till grund för infrastruktursteknik testas över gränser och kontinenter.

"Vi måste studera varm is eftersom det är vad vi ser i naturen; global uppvärmning händer. Isens mekaniska egenskaper och hur den reagerar på kraft kan vara fundamentalt annorlunda när det är varmt snarare än kallt, som vi traditionellt studerar det, "säger Iman El Gharamti, huvudförfattare till uppsatsen och doktorand vid Aalto University.

För att studera hur varm is reagerar på upprepade kraftomgångar - känd i fältet som cyklisk mekanisk belastning, som simulerar förhållanden i naturen - laget använde Aalto -universitetets istank. Den mäter 40 meter bred och 40 meter lång, det 2,8 m djupa bassängen anses vara störst i sitt slag i världen.

Vanligtvis, isfrakturer studeras i små skalor, ofta bara 10 till 20 centimeter lång, vid temperaturer på -10 grader Celsius eller kallare. I den här studien, laget använde mer än en fot tjocka isskivor med färskvatten som mätte 3 x 6 meter. De kontrollerade också exakt lufttemperaturen, och isen var, i frysta termer, varmt vid -0,3 grader Celsius.

Med en hydraulisk lastanordning tillämpade laget flera omgångar med lastning och lossning på isen. Nuvarande förståelse på området tyder på att is kommer att visa viskoelastisk återhämtning - separat från det omedelbara elastiska svaret, det är tidsrelaterat, försenat elastiskt svar - mellan belastningar, åtminstone tills enheten uppmanas att utöva tillräckligt med kraft för att helt dela isen.

Under de angivna villkoren, dock, isen betedde sig på ett oväntat sätt:den visade en viss elastisk återhämtning men ingen signifikant viskoelastisk återhämtning alls. Faktiskt, isen deformerades permanent.

"Det vi vanligtvis ser mellan mekaniska belastningar är att isen återhämtar sig - den återgår till normal formation tills vi avsiktligt applicerar så mycket kraft att den permanent spricker. I vår forskning har isen deformerades alltmer efter varje last och vi upptäckte ingen signifikant försenad elastisk återhämtning, "förklarar El Gharamti.

Den främsta bidragande faktorn verkar vara isens temperatur. Denna forskning är den första som visar att varm is kan uppträda på ett fundamentalt annorlunda sätt än den kalla is som normalt studeras.

"Det faktum att isen inte uppvisade fördröjd elastisk reaktion passar inte vår konventionella uppfattning om hur is klarar upprepade kraftomgångar. Vi tror att detta beror på hur den granulära nivån av is beter sig när den är varm, men vi måste fortfarande göra mer forskning för att ta reda på vad som händer, "säger Jukka Tuhkuri, professor i fast mekanik vid Aalto University.

Eftersom varmare förhållanden allt mer förväntas i tidigare kyliga områden som Stora sjöarna eller Östersjön - ett av världens mest trafikerade marina områden - säger Tuhkuri att det är avgörande för att förstå mekaniken i varm is.

"En långsiktig islastmätning på en isbrytare i Östersjön har tidigare visat, förvånande, att den största islasten inträffade under våren, när vädret värmer. Om våra fartyg och infrastruktur som broar och vindkraftverk har utformats för ganska förutsägbara årstider, vi måste veta vad som händer när den globala uppvärmningen skapar nya förutsättningar. Det verkar som om de gamla reglerna kanske inte håller i sig, "Säger Tuhkuri.

Resultaten kommer att publiceras i Kryosfären .