Opleiding tot HLSK-gids IJskennis en ijsbeoordeling IJSB-T3 IJs in verval

Opleiding tot HLSK-gids IJskennis en ijsbeoordeling IJSB-T3 IJs in verval Wim Willemse Versie 1.0 16 December 2012 16 December 2012 Wim Willemse 1

Inhoud IJs in verval Algemeen IJs in verval door Warmte van de lucht Warmte van het water Instraling van de zon Dooi tijdens de winter Voorjaarsijs Effect van ijskristalstructuur Hoe ontdekken Samenvatting Referenties Inhoud 16 December 2012 Wim Willemse 2

IJs in verval - Algemeen Plusgraden in de lucht en het ijs smelt...wel schaatsen, maar voorzichtiger! minder veilig én moeilijker te beoordelen de condities kunnen snel omslaan in negatieve zin Verslechtering van het ijs gebeurt niet alleen in het voorjaar, maar soms ook midden in de winter. Het verval van ijs gaat anders dan de groei. Het ijs wordt dunner, maar vooral verslechtert de ijskwaliteit. Zelfs dik ijs kan zwak zijn. Hoe het ijs wordt beïnvloed is heel belangrijk; of het gebeurt door warmte van de lucht, van het water of door zonnestraling. Verschillende soorten ijs gedragen zich anders: steupijs wordt snel zacht door warme lucht terwijl zwart ijs sterk beïnvloed wordt door zonnestraling. IJs in verval - Algemeen 16 December 2012 Wim Willemse 3

IJs in verval Algemeen (vervolg) Een vaak over het hoofd geziene factor is dat ijs met een andere kristalstructuur zich anders gedraagt. Maar het kan moeilijk zijn om de kristalstructuur van het ijs te bepalen en aldus te voorspellen hoe het ijs zich zal gedragen. IJs in verval - Algemeen 16 December 2012 Wim Willemse 4

IJs in verval - Verval door warmte van de lucht Wanneer de luchttemperatuur boven nul is, stijgt de temperatuur van het ijs naar nul graden. Daarna begint het ijs aan het oppervlak te smelten. Bij helder en droog weer kan uitstraling en verdamping het ijs koel en onaangetast houden, zelfs bij een luchttemperatuur van maximaal 3-5 graden Celsius. Bij bewolkt weer begint het ijs al te smelten bij een luchttemperatuur van rond nul graden. Steupijs krijgt bij dooi snel een zacht oppervlak. Variaties in de kwaliteit van het steupijs geeft variaties in hoe snel het zacht wordt bij dooi. Droog ijs wordt in het algemeen sneller zacht dan nat ijs. Zwart ijs krijgt vaak een nat maar hard oppervlak. Het ijs smelt aan de oppervlakte, maar ook van binnen bij de grenzen tussen de ijskristallen. Verval door warmte van de lucht 16 December 2012 Wim Willemse 5

IJs in verval - Verval door warmte van de lucht (vervolg) Na een paar dagen dooi krijgt zwart ijs meestal een craquelé patroon. Dit wordt veroorzaakt doordat de grenzen tussen de ijskristallen beginnen te smelten. Als craquelé ijs knispert wanneer het belast wordt dan is dit een duidelijke waarschuwing dat het ijs verzwakt is. Maar deze akoestische waarschuwing treedt niet altijd op. Dik zwart ijs tolereert dooi vrij goed, maar soms gaat de verslechtering ineens snel. Als de luchttemperatuur slechts een paar graden boven nul is dan kan een droge wind helpen om het ijs af te koelen. Echter, bij hogere temperaturen zal wind het ijs juist méér doen smelten en dus snel dunner doen worden. Ook regen kan het afsmelten versnellen (en kan leiden tot slukhål). Verval door warmte van de lucht 16 December 2012 Wim Willemse 6

IJs in verval - Verval door warmte van het water Stilstaand water is een slechte geleider van warmte Gewoonlijk is het water net onder het ijs nul graden. Stilstaand water is een slechte geleider van warmte, dus zelfs als dieper water enkele graden boven nul is, is die warmte niet in staat het ijs te beïnvloeden wanneer het water stilstaat. Stroming Als er stroming in het water is, dan kan het diepe, warme water meegenomen worden en de onderzijde van het ijs aanvreten. Het ijs wordt dunner, maar de kwaliteit wordt nauwelijks beïnvloed. Het dunner worden varieërt vaak plaatselijk als gevolg van wervelingen in de stroming - er komen fräthål. In licht ijs kan fräthål zichtbaar worden als donkere vlekken in het ijs. Verval door warmte van het water 16 December 2012 Wim Willemse 7

Aanvreten van het ijs door stroming. Let op de donkere fräthål. Verval door warmte van het water 16 December 2012 Wim Willemse 8

IJs in verval - Verval door warmte van het water (vervolg) Stroming (vervolg) Hoge waterstand/stroming in beken en rivieren veroorzaakt ook meer stroming in de meren. In de archipel neemt de stroming toe bij harde wind, front passage en zeespiegelverandering. Het ijs kan soms zeer snel dunner worden. Ook als het zeer koud weer is kan het ijs van onderen wegsmelten. In een meer met een hoge watertemperatuur kan weinig waterbeweging het ijs al verzwakken. Verval door warmte van het water 16 December 2012 Wim Willemse 9

IJs in verval - Verval door warmte van het water (vervolg) Gewoonlijk stijgt de watertemperatuur in een meer na bevriezing. Dit is vooral duidelijk in ondiepe meren die worden opgewarmd door zonnestraling en door warmte van de bodem. In sommige gevallen kunnen gedeeltes van het water een temperatuur boven +4 C krijgen, zodat de omgekeerde lagering doorbroken wordt. Het ijs kan dan snel dunner worden. Verval door warmte van het water 16 December 2012 Wim Willemse 10

IJs in verval - Verval door zonnestraling De laagstaande zon tijdens de wintermaanden heeft nauwelijks effect op het ijs. Integendeel zelfs, gewoonlijk geeft uitstraling tijdens zonnig weer (geen wolken) juist goede ijs aangroei, ondanks de zon. Maar vanaf ongeveer begin maart wordt de zon intens genoeg om ernstige gevolgen te hebben voor het ijs. Het ijs kan dan snel verslechteren. Steupijs Het lichtgrijze steupijs reflecteert het merendeel van de zonnestraling, en de resterende straling dringt slechts enkele centimeters door in het ijs. De kleine korrelige kristallen separeren door de zon. Het oppervlak wordt poreus, als oude sneeuw, en het ijs wordt onschaatsbaar. Het lichtgrijze oppervlak beschermt echter het diepere ijs. IJSB-T3 Inhoud Verval door instraling van de zon. 16 December 2012 Wim Willemse 11

IJs in verval - Verval door zonnestraling (vervolg) Zwart ijs Het doorzichtige zwart ijs neemt meer warmte door zonnestraling op dan steupijs. Zonnestraling kan diep in zwart ijs doordringen en het ijs van binnen uit verzwakken. De zon verwarmt zelfs het water onder het ijs waardoor het ijs aan de onderkant kan smelten. Als de zonnestraling geabsorbeerd wordt in het ijs dan smelt het ijs langs de kristalgrenzen. De kristalgrenzen worden zichtbaar en daardoor krijgt het ijs een craquelé aanzien. Echter, het ijsoppervlak is vaak hard en droog. Als het vormen van craquelé langere tijd doorgaat dan ontstaan er diepe groeven tussen de ijskristallen en het oppervlak wordt hobbelig met schaatsen. IJSB-T3 Inhoud Verval door instraling van de zon. 16 December 2012 Wim Willemse 12

IJs in verval - Verval door zonnestraling (vervolg) Zwart ijs (vervolg) Hoe erg het ijs beïnvloed wordt door zonnestraling hangt met name af van het soort ijskristallen. Craquelé vormt het eerst bij ijs met grote ijskristallen. IJskristallen die groter zijn dan een decimeter krijgen naderhand een grijze kleur hetgeen het ijs gedeeltelijk beschermt tegen de zon. Dergelijk ijs is bijna gelijk aan steupijs. Grote ijskristallen hebben vaak een onregelmatige vorm. Het ijs wordt daardoor goed bij elkaar gehouden, zoals bij een puzzel, zelfs als de kristallen van elkaar losgesmolten zijn. Kleinere ijskristallen zijn meer transparant en degenereren daardoor meer door zonnestraling. IJSB-T3 Inhoud Verval door instraling van de zon. 16 December 2012 Wim Willemse 13

Zwart ijs met zeer grote ijskristallen. Ondanks dat het erg laat in het seizoen was bleef het ijs hard en sterk. De grotere ijskristallen zijn lichtgrijs geworden hetgeen het ijs beschermt tegen de zon. De donkere lijnen zijn de ijskistalgrenzen. Klämmingen, 2 april 2004. Foto: Jan Ehrsson. Verval door instraling van de zon. 16 December 2012 Wim Willemse 14

IJs in verval - Verval door zonnestraling (vervolg) Zwart ijs (vervolg) Het gevaarlijkst is ijs met dunne staafvormige ijskristallen. Dergelijk ijs is donkerder van kleur en absorbeert daardoor meer zonnestraling. Vaak zijn de craquelé effecten later zichtbaar en minder in dit soort ijs, maar wanneer het uiteenvallen eenmaal begint dan gaat het snel. De dunne staafvormige ijskristallen zitten slecht aan elkaar vast, maar zolang het ijs nog een geheel is dan kunnen de staven elkaar steunen. Maar als je door dergelijk ijs zakt dan is het zeer moeilijk er alleen weer uit te komen want er is geen vaste ijskant de ijsstaafjes storten als een kaartenhuis in elkaar en het ijs is vreselijk scherp; bovendien lopen medeschaats(t)ers het risiko er ook door te zakken bij een redding. Dit is het gevreesde voorjaarsijs! IJSB-T3 Inhoud Verval door instraling van de zon. 16 December 2012 Wim Willemse 15

Zwart ijs van dunne staafvormige ijskristallen in sterk verval ( Pipis ). Het ijs was 2-3 dm dik, maar slechts de onderste 5 cm had zijn sterkte behouden. De donkere kleur is een duidelijke waarschuwing. Heermoes Lake, Gnesta, 26 maart 2003. Foto: Jan Ehrsson. Langs de lichte scheuren was het ijs een klein beetje sterker. Verval door instraling van de zon. 16 December 2012 Wim Willemse 16

Dooi tijdens de winter Dooi in de winter valt vaak samen met bewolkt en vochtig weer. De zon is meestal afwezig. Het ijs wordt verzwakt door warme lucht. Bovendien neemt de stroming van het water toe door regen en het smelten van sneeuw. Bij de instroom van beken en rivieren wordt het ijs daardoor vaak beduidend dunner. Ook op andere plaatsen met stroming wordt het ijs gewoonlijk dunner. Het ijs komt steeds meer los van het land door warmtestraling van de wal. Dooi tijdens de winter 16 December 2012 Wim Willemse 17

Dooi tijdens de winter (vervolg) Een of twee dagen met luchttemperaturen boven het vriespunt hebben meestal geen negatieve invloed op het ijs. Integendeel, het ijs wordt vaak vlakker en beter schaatsbaar. Echter, steupijs kan gemakkelijk zacht worden aan het oppervlak, vooral als het steupijs droog is. Zwart ijs tolereert warmte vrij goed, maar uiteindelijk zal het ook gevolgen hebben. Is het ijs dunner dan een decimeter dan kan het snel onveilig worden. Als de kou terug komt dan stabiliseert het overgebleven ijs weer snel. Bij goede uitstraling kan dit zelfs gebeuren bij een paar graden boven het vriespunt. Echter, eerdere open gebieden kunnen moeilijk te zien nieuw ijs krijgen, hetgeen mogelijk nog niet draagt. Dooi tijdens de winter 16 December 2012 Wim Willemse 18

Voorjaarsijs Vaak werken meerdere factoren samen tijdens de laatste fase van het schaatsseizoen. Het ijs wordt van boven aangevallen door warme lucht en van onderen door stijgende watertemperaturen. Tegelijkertijd verzwakt het ijs doordat de zon het ijs ernstig begint aan te tasten. In het begin wordt het ijs voornamelijk dunner aan de bovenkant. Daarna, wanneer de zonnestraling in het ijs is doorgedrongen en het water onder het ijs heeft opgewarmd, kan het ijs sneller smelten aan de onderkant. Maar in de lente is de aantasting van het ijs door de zon ernstiger dan het dunner worden van het ijs. Overdag veroorzaakt de zon dat de ijskristallen beginnen te separeren. Tijdens koude nachten vriezen ze weer samen. s Morgens vroeg na een heldere nacht kan het ijs hard zijn, maar dat ijs kan snel verzwakken als de zon te voorschijn komt. Voorjaarsijs 16 December 2012 Wim Willemse 19

Hallsta Langsjo, Gnesta, 8 april, 2004. Foto: Johan Porsby Verschillend ijs op hetzelfde meer. Links: ijs met dunne staafvormige kristallen dat bijna vanzelf uit elkaar valt. Rechts: ijs met grote kristallen dat langer aan elkaar blijft hangen. Het ijs was circa 20 cm op beide plaatsen. Voorjaarsijs 16 December 2012 Wim Willemse 20

Voorjaarsijs (vervolg) Een droog ijsoppervlak kan een waarschuwing zijn dat het ijs zeer poreus is; het smeltwater zakt door het ijs naar beneden. Het is bijna altijd een mechanische oorzaak waardoor het ijs uiteindelijk uit elkaar valt: door wind, golven, deining van een boot en soms door een schaatser. Als het ijs ernstig verzwakt is, is er niet veel meer voor nodig. Steupijs is in het voorjaar meestal te zacht om op te schaatsen. Soms komt er na een koude nacht een schaatsbare harde laag op het steupijs. Deze laag kan natuurlijk snel verzwakken wanneer de luchttemperatuur weer stijgt gedurende de dag. Als er een sterke laag zwart ijs aan de onderkant zit is er geen gevaar om er door te zakken, maar men kan gemakkelijk vallen en het kan heel zwaar worden om naar de startplaats terug te komen over een steeds weer brekende toplaag. Echter, soms kan het ijs ook aan de onderkant verzwakt zijn. Dan is het ijs erg gevaarlijk! Voorjaarsijs 16 December 2012 Wim Willemse 21

Voorjaarsijs (vervolg) Als er een laagje water zit tussen het steupijs en het onderliggende ijs, dan is er een grote kans dat het onderliggende ijs verzwakt is. Gewoonlijk verzwakt het ijs het snelst direkt bij land. Daarom is het belangrijk om te controleren dat een veilige ontsnapping naar land nog steeds mogelijk is. Gewoonlijk is een schaduwrijke strandkant aan het zuiden van het meer daarvoor het meest ideaal. Zout ijs kan bijzonder moeilijk te beoordelen zijn in het voorjaar. Het vereist extra veel respect en voorzichtigheid. Mythe: voorjaarsijs treedt op als de zon 27 graden of meer boven de horizon staat en dat heeft te maken met reflectie/breking van licht. Er is geen bepaalde hoek waaronder de zonnestralen meer of minder in het ijs doordringen. Het dominerende effect is dat de zon meer energie per oppervlakte-eenheid geeft naarmate de zon hoger staat. Voorjaarsijs 16 December 2012 Wim Willemse 22

Ludvika IJSB-T3 Inhoud 16 December 2012 Wim Willemse 23

Effect van ijskristalstructuur Zwart ijs krijgt verschillende kristalstructuren door verschillen in de omstandigheden wanneer het water begint te bevriezen. Op een meer heeft het ijs vaak gebieden met zowel dunne staafvormige ijskristallen als gebieden met grote onregelmatige ijskristallen. De grenzen tussen deze gebieden zijn doorgaans zeer scherp en vallen vaak samen met een nieuwe fase van bevriezen maar ze kunnen ook optreden zonder een duidelijke oorzaak. Absoluut schoon en stilstaand water moet sterk onderkoeld worden voordat het begint te bevriezen. Echter, bij nul graden ontstaat een ijskristal gewoonlijk vanuit een kleine verontreiniging in het water, of vanuit een sneeuwvlok die in het water valt. De ijskristallen groeien eerst als naalden in een spaarzaam netwerk over het wateroppervlak. Daarna worden de ruimtes opgevuld doordat de ijsnaalden langzaam in de breedte groeien. Effect van ijskristalstructuur 16 December 2012 Wim Willemse 24

Effect van ijskristalstructuur (vervolg) Zodra het wateroppervlak is bedekt met ijs beginnen de ijskristallen naar beneden te groeien. Normaal gesproken ontstaan er daarbij geen nieuwe kristallen in het ijs; zwart ijs bestaat uit ijskristallen die zich uitstrekken door de gehele dikte van het ijs. Sommige ijskristallen worden verdrongen door kristallen die sneller groeien. Dieper in het ijs zijn er dan wat minder ijskristallen, maar bredere. Als het water geheel in rust is terwijl het begint te bevriezen ontstaan er minder ijskristallen. Deze ijskristallen krijgen dan veel ruimte en worden daardoor groot. De grootste ijskristallen worden gevormd tijdens langzaam bevriezen bij rustig weer. Bij kouder weer ontstaan er meer ijskristallen en deze zijn daardoor kleiner. Effect van ijskristalstructuur 16 December 2012 Wim Willemse 25

Effect van ijskristalstructuur (vervolg) Zwart ijs met dunne staafvormige kristallen ontstaat wanneer er veel kristalembryo s in het water zijn, bijvoorbeeld wanneer het sneeuwt tijdens het bevriezen, of indien het water in beweging is zodat de eerste ijsnaalden in kleinere stukken worden gebroken. Zwart ijs dat aangroeit aan de onderzijde van ijs met kleine kristallen, zoals steupijs, sneeuwijs en kravis, krijgt ook dunne staafvormige kristallen. Bij zeeijs bestaat zwart ijs bijna altijd uit dunne staven. Een eigenaardigheid is dat bij dunne staafvormige ijskristallen de kristalrichting en dus de optische eigenschappen verschillen van die bij grote ijskristallen. Maar waarom dit zo is, is niet helemaal duidelijk. Effect van ijskristalstructuur 16 December 2012 Wim Willemse 26

Het patroon van ijskristallen kan men zichtbaar maken door een dunne ijsschijf tussen twee gekruiste polarisatiefilters te plaatsen. Dit ijs is 7 cm dik en bestaat uit dunne staafvormige kristallen. Links: het ijs van de zijkant (natuurlijke grootte); Rechts: het ijs aan de onderkant (iets vergroot). IJs van Yngern, Sörmland, 6 januari 2005. Foto: Johan Porsby Effect van ijskristalstructuur 16 December 2012 Wim Willemse 27

IJs in verval - Ontdekken Grondig sonderen met schaatsstokken (niet alleen onderzoeken of sterk genoeg op dat moment, maar onderzoeken hoeveel en wat voor sterk ijs er over is). Eventueel stuk ijs uitzagen. Soort ijs bepalen (zwart ijs met dunne staafjes of grote ijskristallen; steupijs) Zwart ijs met grote ijskristallen grijs met zwarte randen? Geëtst ijs / ijs met craquelé-achtige barstjes aan het oppervlak? Groeven bij geëtst ijs / craquelé ijs? Is het ijsoppervlak nat of droog? IJs ernstig los van de vaste kant? Fräthål zichtbaar? Knispert het ijs bij belasting? Komt er water omhoog in het gat tijdens sonderen? Hoe snel? door het ijs bij belasting? Twee lagen ijs met water er tussen? Is het gedegenereerde ijs donker? (zwart = meer water) Ontdekken 16 December 2012 Wim Willemse 28

IJs in verval Samenvatting (vervolg) Factor Zwart ijs Steupijs Warmte van de lucht nat, hard, craquelé, weinig zacht oppervlak Warmte van het water onder ijs dunner worden dunner worden Warmte door instraling van de zon grenzen smelten, zacht oppervlak, belangrijk in enkele cm, voorjaar, onschaatsbaar voorjaarsijs Stroming onder ijs dunner worden, fräthål, kwaliteit okay dunner worden, fräthål, kwaliteit okay Samenvatting 16 December 2012 Wim Willemse 29

IJs in verval - Samenvatting Stroming of sterke voorjaarszon kan het ijs sneller verzwakken dan een luchttemperatuur boven nul. Wanneer meerdere factoren samenwerken kan de verslechtering erg snel optreden. Het ijs verliest meestal meer sterkte door verminderde kwaliteit dan door dunner worden. IJs met dunne staafvormige kristallen is gevaarlijker dan ijs met grote kristallen. Voorjaarsijs vereist grote ervaring en voorzichtigheid. Zout ijs is bijzonder moeilijk te voorspellen in het voorjaar. Waarschuwing In deze presentatie is het meest gedegenereerde ijs steeds het meest donkere ijs (zwart = meer water) maar ik herinner mij een dag dat het wisselde per meer of het meest lichte of het meest donkere ijs het zwakste was! Samenvatting 16 December 2012 Wim Willemse 30

Verklaring van enkele Zweedse ijstermen Hier is een poging om zweedse termen die veel gebruikt worden in verband met ijs in verval in het nederlands te omschrijven. Degenererad is = Gedegenereerd ijs; ijs in verval met aanzienlijk verminderde sterkte. Etsad is = Geëtst ijs; ijs met craquelé-achtige barstjes aan het oppervlak. Krackelerad is = Craquelé ijs; ijs waarvan de kristalgrenzen begonnen zijn te smelten zodat deze grenzen duidelijk zichtbaar zijn. Zie ook vårkrackelerad respectieve värmekrackelerad ijs. Pipig is = Pijpjes ijs?; ijs met dunne staafvormige kristallen in een gedegenereerd stadium. Verklaring van enkele Zweedse termen 16 December 2012 Wim Willemse 31

Verklaring van enkele Zweedse ijstermen (vervolg) Rutten is = Verrot ijs; ijs waarvan de grenzen tussen de ijskristallen zodanig zijn gesmolten dat het ijs water doorlaat. Het oppervlak is normaal gesproken droog maar wordt nat bij belasting. Ziet er vaak dof groen-zwart "verrot" uit. Våris = Voorjaarsijs; ijs dat is gedegenereerd door sterk zonlicht. Vårkrackelerad is = ijs waarvan de kristalgrenzen begonnen zijn te smelten door zonnestraling die in het ijs doordringt. Het oppervlak is doorgaans droog, maar kan hobbelig zijn door diepe groeven bij de kristalgrenzen. Värmekrackelerad is = ijs waarvan de kristalgrenzen begonnen zijn te smelten als gevolg van dooi. Het oppervlak is doorgaans nat. Deze craquelé barstjes zijn meestal minder dan die veroorzaakt door de zon. Verklaring van enkele Zweedse termen 16 December 2012 Wim Willemse 32

Referenties SMHI Isboken. Konsumentverkets förlag, december 1983. Is på dekis om egenskaper hos is på tillbakagång, Johan Porsby 2005 http://www.thinkice.com/glaciology/sv/is_pa_dekis.pdf Deze presentatie NIET verder verspreiden vanwege mogelijke copyright problemen. Referenties 16 December 2012 Wim Willemse 33

Veel plezier als HLSK-gids en succes! 16 December 2012 Wim Willemse 34