Is på elver

Is dannes i elver når vanntemperaturen er kommet til frysepunktet. I Norge er det vanligvis såpass fall på elvene at isleggingen skjer dynamisk.

På stille partier skjer isdannelsen som på innsjøer, men is kan komme drivende med elven og endre isforholdene også på de stille partiene.

Prosessen kan skjematisk beskrives som: Kulde - Sarr - Bunnisdammer - Lavere hastighet - Islegging - Gjennomskjæring av isdammer - Åpning av noen råker - Stabilt isdekke.

Prosessen tar flere dager. Isgang kan rense elva slik at isleggingen må starte på nytt.

Strømhastigheten må vanligvis være under 0.6 m³/s for at isen skal kunne legge seg. En skulle derfor tro at de fleste elver var isfrie, men prosessen som betegnes som dynamisk islegging skaper mange små dammer i elven som i en periode bremser strømhastigheten slik at isen kan legge seg.

Sarr
Sarr er små iskrystaller som dannes i elva på isfrie strekninger når det er kaldt. De flyter vanligvis som sørpe på elvas overflate. Der elva renner sakte kan sarret feste seg til land. Isdekket vokser fra siden og kan til slutt dekke hele elva. Isdekket vokser så oppover elva til en kommer til et parti hvor strømhastigheten er så stor at sarrpartiklene dukker under iskanten og fraktes nedover under isdekket. Igjen kan sarret slå seg til ro på stille partier under isdekket og snevre inn  elveløpet, eller det dukker opp på nedsiden av det faste isdekket. Hvis elveløpet under isen blir mindre vil vannhastigheten øke. Til slutt er hastigheten så stor at ytterligere sarr ikke kan feste seg. Isdekket er da stabilt, men svært sårbart for økninger i vannføringen. Sarret nærmest isoverflaten kan fryse fast til isdekket. Fastfrosset sarr er ugjennomsiktig, ganske hvit og ofte svakere enn det øverste isdekket. Lenger nede er sarret løst med stillestående vann mellom partiklene. Borer man et hull i det faste isdekket kan man stikke en stokk gjennom isdekket. Motstanden vil variere med tettheten på sarret. Ofte er det litt løsere helt nederst mot bunnen, dels på grunn av at sarret flyter opp, men også på grunn av varme fra bunnen.

Aktivt sarr
I bratte vassdrag kan hastigheten være så stor at sarret ikke kan stoppe. Det må da enda mer kulde til for å få i gang isleggingen, vanligvis under -10 °C. Der sarret dannes er vannet alltid underkjølt med noen hundredels grader, men for å få aktivt sarr må det være så stort varmetap fra vannet at det overstiger falloppvarmingen også videre nedover elva. Vannet vil da forbli underkjølt sammen med sarrpartiklene. Når vannet er underkjølt kan sarrpartikler lettere feste seg. 

Bunnis
I de bratte vassdragene virvles de aktive sarrpartiklene rundt i vannmassene og noen sarrpartikler treffer steiner på bunnen på de mest turbulente partiene. Støtet aktiviserer en fryseprosess og sarret fester seg til steinen som bunnis. Ser man ned i en slik elv ser man at bunnisen er svampaktig . Fargen er hvit (lett grålig), men fargen på vannet gjør at den ser lysegrønn ut i brevassdrag og gulbrun i humusvassdrag. Bunnisen har lavere tetthet enn vannet, og vil løsne når det blir mildere vær. Da driver betydelige mengder is nedover vassdraget. På grusbunn kan også bunnisen løsne fordi oppdriften blir større enn vekten på partiklene den har frosset fast til.

Bunnisdammer
Der det er mest turbulent vil ny sarrpartikler bygge seg på den eksisterende bunnisen og vokse i høyden slik at elva demmes opp. Vi kaller dette en isdam, eller mer presist en bunnisdam. Dette er en viktig prosess i den dynamiske isleggingen. I bratte vassdrag er det bare noen få metre mellom dammene, i slakkere og større elver kan det være mange titalls metre. Isdammen vokser i høyden og vannhastigheten avtar i bassenget ovenfor dammen. Til slutt er vannhastigheten blitt så liten at sarret kan stoppe opp på overflaten og bassenget islegges. I store vassdrag kan isdammene bli flere meter høye.

Isgang
Når isdammene bygger seg opp er store mengder vann fanget i isdammene. Isen er da inne i en periode hvor plutselige vannføringsendringer eller temperaturøkninger kan få en isdam til å løsne. Vannet som er demt opp slipper da fri og danner en bølge som farer nedover elva og river løs neste isdam slik at isgangen forsterkes. Som ved en dominoeffekt holdes kraften i isgangen vedlike ettersom stadig flere isdammer brytes. Men også en isgang kan stoppe når motkreftene blir for store. Vanligvis skjer dette ved innsnevringer eller brå svinger på elva der isflakene presses sammen til en ispropp. Finner vannet vei under isproppen kan den stå der til våren, men ofte demmes vannet opp igjen og presser på slik at isproppen løsner og ismassene farer videre.

Men isganger er heldigvis unntaket. Stort sett islegges bassenget ovenfor isdammen uten at dammen ryker.

Stabilt isdekke
Når elva er islagt reduseres energitapet til atmosfæren og det vil ikke dannes mer sarr. Falloppvarmingen gjør at elva smelter seg delvis gjennom bunnisdammene og lager et romslig elveløp beskyttet av isen. Noen steder faller isen ned og det oppstår råker. Det oppstår nå en ganske stabil likevekt mellom varmetapet fra isen/råkene og falloppvarmingen som holder vanntemperaturen ved frysepunktet, slik at isen verken vokser eller minker. Det er også rom for noe vannføringsvariasjoner uten at isdekket bryter sammen.