น้ำแข็งทะเลก่อตัวขึ้นเมื่อน้ำทะเลแข็งตัว เนื่องจากน้ำแข็ง มี ความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำเหลว จึงลอยอยู่บนผิวมหาสมุทร (เช่นเดียวกับ น้ำแข็ง น้ำจืด ) น้ำแข็งทะเลปกคลุมพื้นผิวโลกประมาณ 7% และมหาสมุทรทั่วโลกประมาณ 12% ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} น้ำแข็งทะเลส่วนใหญ่ของโลกถูกห่อหุ้มอยู่ภายในแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกใน บริเวณขั้วโลกของโลก ได้แก่แผ่นน้ำแข็งอาร์กติกในมหาสมุทรอาร์กติกและแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกในมหาสมุทรใต้แผ่นน้ำแข็งขั้วโลกมีการเปลี่ยนแปลงตามวัฏจักรประจำปีอย่างมีนัยสำคัญ โดยจะแผ่ขยายออกไปมากที่สุดในช่วงฤดูหนาวและหดตัวลงในฤดูร้อน

ภายในน้ำแข็ง มีช่องน้ำเค็มที่ให้ที่อยู่อาศัยแก่จุลินทรีย์ซึ่งเป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหารที่เป็นเอกลักษณ์ การมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของน้ำแข็งทะเลยังส่งผลต่อเส้นทางการเดินเรือ สภาพอากาศในภูมิภาค และการไหลเวียนของมหาสมุทร ทั่วโลก น้ำแข็งทะเลมีบทบาทสำคัญต่อสภาพภูมิอากาศของโลก พื้นผิวสีขาวของมันสะท้อนพลังงานจากดวงอาทิตย์กลับสู่ห้วงอวกาศ ช่วยให้โลกเย็นลงในกระบวนการที่เรียกว่า ปรากฏการณ์ อัลเบโดน้ำแข็งทะเลยังเป็นฉนวนกันความร้อนให้กับมหาสมุทรด้านล่าง จำกัดการถ่ายเทความร้อน ไอน้ำ และก๊าซต่างๆ เช่นคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างทะเลกับชั้นบรรยากาศ

ข้อมูลจากดาวเทียมแสดงให้เห็นถึงการลดลงอย่างเห็นได้ชัดของพื้นที่และความหนาของน้ำแข็งทะเลอาร์กติกในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ซึ่งเป็นแนวโน้มที่เชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ โลก ในขณะที่น้ำแข็งทะเลแอนตาร์กติกามีความผันแปรในระดับภูมิภาคมากกว่า แต่ก็กำลังประสบกับการลดลงเช่นกันในช่วงไม่นานมานี้

น้ำแข็งทะเลเป็นสิ่งที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา เนื่องจากอิทธิพลของลม กระแสน้ำ และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ซึ่งนำไปสู่ประเภทและลักษณะของน้ำแข็งที่หลากหลาย น้ำแข็งทะเลแตกต่างจากภูเขาน้ำแข็งซึ่งเป็นก้อนน้ำแข็งจากชั้นน้ำแข็งหรือธารน้ำแข็งที่แตกตัวลงสู่มหาสมุทร ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับสถานที่ตั้ง น้ำแข็งทะเลอาจมีภูเขาน้ำแข็งฝังอยู่ภายในได้

น้ำแข็งทะเลไม่ได้เกิดขึ้นและละลายไปเองตามธรรมชาติ ในช่วงอายุของมัน น้ำแข็งทะเลมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา เนื่องจากอิทธิพลของลม กระแสน้ำ อุณหภูมิน้ำ และความผันผวนของอุณหภูมิอากาศ พื้นที่น้ำแข็งทะเลจึงมักเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างมาก น้ำแข็งทะเลถูกจัดประเภทตามความสามารถในการลอยตัวและตามอายุของมัน

น้ำแข็งทะเลเป็นวัสดุผสมที่ประกอบด้วยน้ำแข็งบริสุทธิ์ น้ำเกลือเหลว อากาศ และเกลือ สัดส่วนปริมาตรของส่วนประกอบเหล่านี้—น้ำแข็ง น้ำเกลือ และอากาศ—เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญของน้ำแข็งทะเล รวมถึงการนำความร้อน ความจุความร้อน ความร้อนแฝง ความหนาแน่น โมดูลัสความยืดหยุ่น และความแข็งแรงเชิงกล^{[ 4 ]}สัดส่วนปริมาตรของน้ำเกลือขึ้นอยู่กับความเค็มและอุณหภูมิของน้ำแข็งทะเล ในขณะที่ความเค็มของน้ำแข็งทะเลส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอายุและความหนาของน้ำแข็ง ในช่วงระยะเวลาการเติบโตของน้ำแข็ง ปริมาตรน้ำเกลือโดยรวมมักจะต่ำกว่า 5% ^{[ 5 ]}สัดส่วนปริมาตรของอากาศในช่วงระยะเวลาการเติบโตของน้ำแข็งมักจะอยู่ที่ประมาณ 1–2% แต่อาจเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อน้ำแข็งอุ่นขึ้น^{[ 6 ]}ปริมาตรอากาศของน้ำแข็งทะเลอาจสูงถึง 15% ในฤดูร้อน^{[ 7 ]}และ 4% ในฤดูใบไม้ร่วง^{[ 8 ]}ทั้งปริมาตรของน้ำเกลือและอากาศมีอิทธิพลต่อค่าความหนาแน่นของน้ำแข็งทะเล ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 840–910 กก./ลบ.ม. ^{สำหรับ}น้ำแข็งปีแรก^{[ 9 ]}น้ำแข็งปีแรกมีความหนาแน่นตามฤดูกาลที่ชัดเจน โดยมีค่าสูงกว่าประมาณ 910–920 กก./ลบ.ม. ^ในฤดูหนาว และมีค่าต่ำกว่าประมาณ 860–880 กก./ลบ.ม. ^ในฤดูร้อน^{[ 10 ]}ความหนาแน่นของน้ำแข็งปีที่สองและน้ำแข็งหลายปีโดยทั่วไปมีฤดูกาลที่อ่อนกว่าและมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำแข็งปีแรก ความหนาแน่นของน้ำแข็งทะเลเป็นแหล่งที่มาสำคัญของข้อผิดพลาดในการหาค่าความหนาของน้ำแข็งทะเลโดยใช้เรดาร์และการวัดระดับความสูงด้วยดาวเทียมเลเซอร์ ส่งผลให้เกิดความไม่แน่นอน 0.3–0.4 เมตร^{[ 11 ]}

น้ำแข็งทะเลสามารถจำแนกได้ตามว่ามันติดอยู่ (หรือแข็งตัว) กับชายฝั่ง (หรือระหว่างสันดอนหรือกับภูเขาน้ำแข็ง ที่เกยตื้น ) หรือไม่ หากติดอยู่ จะเรียกว่าน้ำแข็งที่ยึดติดกับชายฝั่ง หรือที่เรียกกันบ่อยกว่า คือ น้ำแข็งที่ยึดติด (fast ice) (เช่นเดียวกับที่ยึดติด ) ในทางกลับกันและแตกต่างจากน้ำแข็งที่ยึดติด น้ำแข็งที่ลอยตัวจะเกิดขึ้นไกลออกไปจากชายฝั่งในพื้นที่กว้างมาก และครอบคลุมน้ำแข็งที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระตามกระแสน้ำและลม ขอบเขตทางกายภาพระหว่างน้ำแข็งที่ยึดติดและน้ำแข็งที่ลอยตัวคือขอบเขตน้ำแข็งที่ยึดติด เขตน้ำแข็งที่ลอยตัวอาจแบ่งออกเป็นเขตเฉือนเขตน้ำแข็งชายขอบ (MIZ)และ แพ น้ำแข็งกลาง^{[ 12 ]} MIZ เป็นบริเวณเปลี่ยนผ่านระหว่างมหาสมุทรเปิดและแพน้ำแข็งที่รวมตัวกันมากขึ้น โดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็นน้ำแข็งทะเลที่แตกเป็นชิ้นๆ ประกอบด้วยแผ่นน้ำแข็งแต่ละแผ่นที่มีขนาดหลากหลาย การกระจายทางสถิติของขนาดแผ่นน้ำแข็ง ซึ่งเรียกว่าการกระจายขนาดแผ่นน้ำแข็ง (FSD) เป็นคุณสมบัติสำคัญของชั้นน้ำแข็งที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการต่างๆ เช่น ปฏิสัมพันธ์ระหว่างคลื่นกับน้ำแข็ง การละลายด้านข้าง และการแลกเปลี่ยนโมเมนตัมและความร้อนระหว่างมหาสมุทรและบรรยากาศ^{[ 13 ] [ 14 ]}น้ำแข็งลอยประกอบด้วยแผ่นน้ำแข็ง ซึ่ง เป็น ชิ้นส่วนของน้ำแข็งทะเลแต่ละชิ้นที่มีขนาดกว้าง 20 เมตร (66 ฟุต) หรือมากกว่านั้น มีชื่อเรียกสำหรับขนาดแผ่นน้ำแข็งต่างๆ ดังนี้ขนาดเล็ก – 20 ถึง 100 เมตร (66 ถึง 328 ฟุต); ขนาดกลาง – 100 ถึง 500 เมตร (330 ถึง 1,640 ฟุต); ขนาดใหญ่ – 500 ถึง 2,000 เมตร (1,600 ถึง 6,600 ฟุต); ขนาดมหึมา – 2 ถึง 10 กิโลเมตร (1.2 ถึง 6.2 ไมล์); และขนาดยักษ์ – มากกว่า 10 กิโลเมตร (6.2 ไมล์) ^{[ 15 ] [ 16 ]}คำว่าpack iceใช้เป็นคำพ้องความหมายของ^drift ice [ ^{15 ]}หรือใช้เพื่อระบุเขต drift ice ที่มีแผ่นน้ำแข็งหนาแน่น^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}โดยรวมแล้ว พื้นที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งทะเลเรียกว่าice canopyจากมุมมองของการนำทางเรือดำน้ำ^{[ 16 ] [ 17 ]}

การจำแนกประเภทอีกแบบหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการอธิบายน้ำแข็งทะเลนั้นขึ้นอยู่กับอายุ กล่าวคือ ขึ้นอยู่กับขั้นตอนการพัฒนา ขั้นตอนเหล่านี้ได้แก่น้ำแข็งใหม่น้ำแข็งนิลาน้ำแข็งอายุน้อย น้ำแข็งปีแรกและน้ำแข็งเก่า^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

น้ำแข็งใหม่เป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกน้ำทะเลที่เพิ่งแข็งตัวซึ่งยังไม่กลายเป็นน้ำแข็งแข็ง อาจประกอบด้วยน้ำแข็งฟราซิล (แผ่นหรือเกล็ดน้ำแข็งที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ) น้ำแข็งละลาย (หิมะที่อิ่มตัวด้วยน้ำ) หรือชูกา (ก้อนน้ำแข็งสีขาวเป็นรูพรุนขนาดไม่กี่เซนติเมตร) คำอื่นๆ เช่นน้ำแข็งเกรซี่และน้ำแข็งแพนเค้กใช้สำหรับเรียกการสะสมของผลึกน้ำแข็งภายใต้การกระทำของลมและคลื่น เมื่อน้ำแข็งทะเลเริ่มก่อตัวบนชายหาดที่มีคลื่นเล็กน้อย อาจเกิดเป็น ก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่เท่าลูกฟุตบอลได้^{[ 18 ]}

นิลาสหมายถึงชั้นน้ำแข็งทะเลที่มีความหนาไม่เกิน 10 เซนติเมตร (3.9 นิ้ว) มันสามารถโค้งงอได้โดยไม่แตกหักเมื่อเผชิญกับคลื่นและกระแสน้ำ นิลาสสามารถแบ่งย่อยออกเป็นนิลาสสีเข้ม – ที่มีความหนาไม่เกิน 5 เซนติเมตร (2.0 นิ้ว) และนิลาสสีเข้มมาก และนิลาสสีอ่อน – ที่มีความหนามากกว่า 5 เซนติเมตร (2.0 นิ้ว) และมีสีอ่อนกว่า

น้ำแข็งอ่อนเป็นระยะเปลี่ยนผ่านระหว่างน้ำแข็งนิลาและน้ำแข็งปีแรก มีความหนาตั้งแต่ 10 เซนติเมตร (3.9 นิ้ว) ถึง 30 เซนติเมตร (12 นิ้ว) น้ำแข็งอ่อนสามารถแบ่งย่อยออกเป็นน้ำแข็งสีเทา – ความหนา 10 เซนติเมตร (3.9 นิ้ว) ถึง 15 เซนติเมตร (5.9 นิ้ว) และน้ำแข็งสีเทาขาว – ความหนา 15 เซนติเมตร (5.9 นิ้ว) ถึง 30 เซนติเมตร (12 นิ้ว) น้ำแข็งอ่อนไม่ยืดหยุ่นเท่าน้ำแข็งนิลา แต่มีแนวโน้มที่จะแตกเมื่อถูกคลื่นซัด เมื่อถูกอัด น้ำแข็งอ่อนจะลอยตัว (ในระยะน้ำแข็งสีเทา) หรือก่อตัวเป็นสัน (ในระยะน้ำแข็งสีเทาขาว)

น้ำแข็งทะเลปีแรกคือน้ำแข็งที่มีความหนากว่าน้ำแข็งอายุน้อยแต่มีการเติบโตไม่เกินหนึ่งปี กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเป็นน้ำแข็งที่เติบโตในฤดูใบไม้ร่วงและฤดูหนาว (หลังจากผ่าน ขั้นตอน น้ำแข็งใหม่ – nilas – น้ำแข็งอายุน้อยและเติบโตต่อไป) แต่ไม่สามารถอยู่รอดได้ในฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อน (ละลายหายไป) ความหนาของน้ำแข็งชนิดนี้โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.3 เมตร (0.98 ฟุต) ถึง 2 เมตร (6.6 ฟุต) ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}น้ำแข็งปีแรกอาจแบ่งออกเป็นน้ำแข็งบาง (30 ซม. (0.98 ฟุต) ถึง 70 ซม. (2.3 ฟุต)) น้ำแข็งปานกลาง (70 ซม. (2.3 ฟุต) ถึง 120 ซม. (3.9 ฟุต)) และน้ำแข็งหนา (>120 ซม. (3.9 ฟุต)) ^{[ 16 ] [ 17 ]}

น้ำแข็งทะเลเก่าคือน้ำแข็งทะเลที่รอดพ้นจากฤดูละลายอย่างน้อยหนึ่งฤดู ( เช่นฤดูร้อนหนึ่งฤดู) ด้วยเหตุนี้ น้ำแข็งชนิดนี้จึงมักหนากว่าน้ำแข็งทะเลปีแรก ความหนาของน้ำแข็งทะเลเก่าโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 2 ถึง 4 เมตร^{[ 19 ]} น้ำแข็งเก่ามักแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่น้ำแข็งปีที่สองซึ่งรอดพ้นจากฤดูละลายหนึ่งฤดู และน้ำแข็งหลายปีซึ่งรอดพ้นมากกว่าหนึ่งปี (ในบางแหล่งข้อมูล^{[ 15 ]}น้ำแข็งเก่ามีอายุมากกว่าสองปี) น้ำแข็งหลายปีพบได้ทั่วไปในอาร์กติกมากกว่าในแอนตาร์กติก^{[ 15 ] [ 20 ]}เหตุผลก็คือน้ำแข็งทะเลทางใต้จะลอยเข้าไปในน่านน้ำที่อุ่นกว่าซึ่งจะละลาย ในอาร์กติก น้ำแข็งทะเลส่วนใหญ่ถูกปิดล้อมด้วยแผ่นดิน

ช่องน้ำแข็งเปิดและโพลินยาเป็นพื้นที่น้ำเปิดที่เกิดขึ้นภายในพื้นที่น้ำแข็งทะเล แม้ว่าอุณหภูมิอากาศจะต่ำกว่าจุดเยือกแข็งก็ตาม พื้นที่เหล่านี้เป็นปฏิสัมพันธ์โดยตรงระหว่างมหาสมุทรและบรรยากาศ ซึ่งมีความสำคัญต่อสัตว์ป่า ช่องน้ำแข็งเปิดมีลักษณะแคบและเป็นเส้นตรง มีความกว้างแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่เมตรจนถึงหลายกิโลเมตร ในช่วงฤดูหนาว น้ำในช่องน้ำแข็งเปิดจะแข็งตัวอย่างรวดเร็ว ช่องน้ำแข็งเปิดยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการนำทางด้วย แม้ว่าจะแข็งตัวอีกครั้ง น้ำแข็งในช่องน้ำแข็งเปิดก็ยังบางกว่า ทำให้เรือตัดน้ำแข็งสามารถเข้าถึงเส้นทางการเดินเรือได้ง่ายขึ้น และเรือดำน้ำสามารถขึ้นสู่ผิวน้ำได้ง่ายขึ้น โพลินยามีขนาดสม่ำเสมอกว่าช่องน้ำแข็งเปิดและมีขนาดใหญ่กว่า โดยแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ 1) โพลินยาความร้อนสัมผัสซึ่งเกิดจากการไหลขึ้นของน้ำที่อุ่นกว่า และ 2) โพลินยาความร้อนแฝงซึ่งเกิดจากลมที่พัดมาจากชายฝั่งอย่างต่อเนื่อง^{[ 15 ]}

• 
  ภาพถ่ายทางอากาศแสดงให้เห็นผืนน้ำแข็งลอยขนาดใหญ่บริเวณนอกชายฝั่งแลบราดอร์ (แคนาดาตะวันออก) ซึ่งมีก้อนน้ำแข็งขนาดต่างๆ กระจายตัวอย่างหลวมๆ และมีผืนน้ำเปิดโล่งอยู่ในเครือข่ายร่องน้ำ หลายแห่ง (ไม่มีมาตราส่วน)
• 
  ภาพถ่ายทางอากาศแสดงให้เห็นผืนน้ำแข็งลอยขนาดใหญ่ทางตะวันออกเฉียงใต้ของกรีนแลนด์ ประกอบด้วยแผ่นน้ำแข็งขนาดต่างๆ ที่เรียงตัวกันอย่างหลวมๆ โดยมีร่องน้ำแข็งก่อตัวขึ้นตรงกลาง (ไม่มีมาตราส่วน)
• 
  ภาพถ่ายทางอากาศแสดงให้เห็นผืนน้ำแข็งลอยขนาดใหญ่ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำ (ไม่มีมาตราส่วน)
• 
  ภาพระยะใกล้ภายในเขตน้ำแข็งลอย: ก้อนน้ำแข็งกลมเล็ก ๆ หลายก้อนแยกจากกันด้วยน้ำแข็งปนหิมะหรือน้ำแข็งมัน (นกที่มุมล่างขวาใช้เป็นมาตราส่วน)
• 
  ตัวอย่างของน้ำแข็งเป็นก้อน: การสะสมของก้อนน้ำแข็ง โดยมีความหนาประมาณ 20 ถึง 30 เซนติเมตร (7.9 ถึง 11.8 นิ้ว) (และมีหิมะปกคลุมบางๆ)
• 
  ตัวอย่างภาคสนามของสันนูนที่เกิดจากแรงดัน ในภาพนี้แสดงเฉพาะส่วนที่เป็นสันนูน (ส่วนที่อยู่เหนือผิวน้ำแข็ง) เท่านั้น ส่วนที่เป็นเหมือนกระดูกงูนั้นยากต่อการบันทึกภาพมากกว่า
• 
  ภาพถ่ายทางอากาศของทะเลชุกชีระหว่างชูคอตกาและอะแลสกา แสดงให้เห็นรูปแบบของร่องน้ำแข็ง พื้นที่น้ำเปิดส่วนใหญ่ภายในร่องน้ำแข็งเหล่านั้นถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งใหม่แล้ว (แสดงด้วยสีฟ้าที่อ่อนกว่าเล็กน้อย) (ไม่มีมาตราส่วน)

เฉพาะชั้นบนสุดของน้ำเท่านั้นที่ต้องเย็นตัวลงจนถึงจุดเยือกแข็ง^{[ 21 ]}การพาความร้อนของชั้นผิวน้ำเกี่ยวข้องกับชั้นบนสุด 100–150 เมตร (330–490 ฟุต) ลงไปจนถึงชั้นไพคโนไคลน์ที่มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น

ในน่านน้ำที่สงบ น้ำแข็งทะเลชนิดแรกที่ก่อตัวขึ้นบนผิวน้ำจะเป็นชั้นผลึกเล็กๆ ที่แยกจากกัน ซึ่งในระยะแรกจะมีลักษณะเป็นแผ่นกลมเล็กๆ ลอยอยู่บนผิวน้ำโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.3 เซนติเมตร (0.12 นิ้ว) แต่ละแผ่นจะมีแกน c ตั้งฉากและเติบโตออกไปด้านข้าง ณ จุดหนึ่ง รูปร่างแผ่นกลมดังกล่าวจะไม่มีเสถียรภาพ และผลึกที่แยกจากกันที่กำลังเติบโตจะเปลี่ยนเป็นรูปหกเหลี่ยมคล้ายดาว โดยมีแขนที่เปราะบางยาวเหยียดออกไปบนผิวน้ำ ผลึกเหล่านี้ก็มีแกน c ตั้งฉากเช่นกัน แขนที่แตกแขนงออกมานั้นเปราะบางมากและแตกหักได้ง่าย เหลือไว้เพียงเศษแผ่นกลมและเศษแขนที่ปะปนกัน หากมีกระแสน้ำปั่นป่วน เศษชิ้นส่วนเหล่านี้จะแตกตัวออกเป็นผลึกขนาดเล็กที่มีรูปร่างไม่แน่นอน ซึ่งก่อตัวเป็นสารแขวนลอยที่มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นบนผิวน้ำ เป็นน้ำแข็งชนิดหนึ่งที่เรียกว่าฟราซิล หรือ น้ำแข็งไขมันในสภาวะที่สงบ ผลึกฟราซิลจะแข็งตัวรวมกันอย่างรวดเร็วเพื่อก่อตัวเป็นแผ่นน้ำแข็งบางๆ ที่ต่อเนื่องกัน ในระยะเริ่มต้น เมื่อมันยังโปร่งใสอยู่ นั่นคือน้ำแข็งที่เรียกว่านิลัส (nilas ) เมื่อนิลัสเกิดขึ้นแล้ว กระบวนการเติบโตที่แตกต่างออกไปก็จะเกิดขึ้น โดยน้ำจะแข็งตัวเกาะอยู่ด้านล่างของแผ่นน้ำแข็งที่มีอยู่แล้ว กระบวนการนี้เรียกว่า การเติบโต แบบแข็งตัว (congelation growth) กระบวนการเติบโตนี้ทำให้เกิดน้ำแข็งปีแรก (first-year ice)

ในบริเวณที่มีคลื่นลมแรง น้ำแข็งทะเลสดใหม่จะก่อตัวขึ้นจากการเย็นตัวลงของมหาสมุทรเนื่องจากความร้อนสูญเสียไปสู่ชั้นบรรยากาศ ชั้นบนสุดของมหาสมุทรจะเย็นตัวลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งเล็กน้อย ซึ่งในเวลานั้นเกล็ดน้ำแข็งเล็กๆ (น้ำแข็งเฟรซิล) จะก่อตัวขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป กระบวนการนี้จะนำไปสู่ชั้นผิวน้ำที่อ่อนนุ่ม เรียกว่าน้ำแข็งเกรซี่การก่อตัวของน้ำแข็งเฟรซิลอาจเริ่มต้นจากหิมะตกแทนที่จะเป็นการเย็นตัวลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง คลื่นและลมจะบีบอัดอนุภาคน้ำแข็งเหล่านี้ให้กลายเป็นแผ่นขนาดใหญ่ขึ้น มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายเมตร เรียกว่าน้ำแข็งแพนเค้ก แผ่นน้ำแข็ง เหล่านี้ลอยอยู่บนผิวมหาสมุทรและชนกัน ทำให้เกิดขอบที่ยกขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป แผ่นน้ำแข็งแพนเค้กอาจลอยทับกันหรือแข็งตัวติดกันกลายเป็นชั้นน้ำแข็งที่แข็งขึ้น เรียกว่า น้ำแข็งแพนเค้กแบบรวมตัว น้ำแข็งดังกล่าวจะมีลักษณะขรุขระมากทั้งด้านบนและด้านล่าง

หากมีหิมะตกบนน้ำแข็งทะเลมากพอจนทำให้ระดับความสูงของน้ำแข็งเหนือผิวน้ำลดลงต่ำกว่าระดับน้ำทะเล น้ำทะเลจะไหลเข้ามาและเกิดเป็นชั้นน้ำแข็งที่ประกอบด้วยหิมะและน้ำทะเลผสมกัน ปรากฏการณ์นี้พบได้บ่อยโดยเฉพาะบริเวณรอบทวีป แอนตาร์กติกา

ในขณะที่น้ำแข็งที่ยึดติดค่อนข้างมั่นคง (เนื่องจากยึดติดกับชายฝั่งหรือพื้นทะเล) น้ำแข็งที่ลอยตัว (หรือน้ำแข็งแพ)จะผ่านกระบวนการเสียรูปที่ซับซ้อนกว่า ซึ่งในที่สุดก็ก่อให้เกิดภูมิทัศน์ที่หลากหลายของน้ำแข็งทะเล ลมเป็นแรงขับเคลื่อนหลัก ร่วมกับกระแสน้ำในมหาสมุทร^{[ 1 ] [ 15 ]}แรงโคริโอลิสและการเอียงของพื้นผิวน้ำแข็งทะเลก็ถูกนำมากล่าวถึงเช่นกัน^{[ 15 ]}แรงขับเคลื่อนเหล่านี้ทำให้เกิดสภาวะความเครียดภายในเขตน้ำแข็งที่ลอยตัว ก้อนน้ำแข็ง ที่เคลื่อนที่ เข้าหากันและดันกันจะสร้างสภาวะการบีบอัดที่ขอบเขตระหว่างทั้งสอง น้ำแข็งอาจอยู่ในสภาวะตึงตัวส่งผลให้เกิดการแยกตัวและการเปิดรอยแยก หากก้อนน้ำแข็งสองก้อนลอยผ่านกันไปด้านข้างในขณะที่ยังคงสัมผัสกันอยู่ จะทำให้เกิดสภาวะ เฉือน

การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของน้ำแข็งทะเลเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างแผ่นน้ำแข็งที่ถูกผลักเข้าหากัน ผลลัพธ์อาจเป็นลักษณะ 3 ประเภท: ^{[ 16 ] [ 17 ]} 1) น้ำแข็งแพเมื่อแผ่นน้ำแข็งแผ่นหนึ่งทับซ้อนกับอีกแผ่นหนึ่ง 2) สันน้ำแข็งที่เกิดจากแรงกดซึ่งเป็นแนวน้ำแข็งที่แตกแล้วถูกดันลงด้านล่าง (เพื่อสร้างกระดูกงู ) และขึ้นด้านบน (เพื่อสร้างใบเรือ ) และ 3) เนินน้ำแข็งซึ่งเป็นเนินเล็กๆ ของน้ำแข็งที่แตกแล้วทำให้เกิดพื้นผิวที่ไม่เรียบ สันน้ำแข็งที่เกิดจากแรงเฉือนเป็นสันน้ำแข็งที่เกิดจากแรงกด ซึ่งมักจะเป็นเส้นตรงมากกว่าสันน้ำแข็งที่เกิดจากแรงอัดเพียงอย่างเดียว^{[ 16 ] [ 17 ]}สันน้ำแข็งใหม่เป็นลักษณะที่เกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ มีลักษณะยอดแหลมคม และด้านข้างลาดเอียงทำมุมเกิน 40 องศา ในทางตรงกันข้ามสันน้ำแข็งที่ผุกร่อนจะมีลักษณะยอดโค้งมนและด้านข้างลาดเอียงทำมุมน้อยกว่า 40 องศา^{[ 16 ] [ 17 ]} Stamukhiเป็นการสะสมตัวอีกประเภทหนึ่ง แต่สิ่งเหล่านี้จะอยู่บนพื้นดินและจึงค่อนข้างนิ่ง เกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างน้ำแข็งที่ยึดเกาะกับแพน้ำแข็งที่ลอยอยู่

น้ำแข็งระดับคือน้ำแข็งทะเลที่ไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ดังนั้นจึงค่อนข้างเรียบ^{[ 16 ] [ 17 ]}

การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลและการลดลงรายปีของปริมาณน้ำแข็งทะเลอาร์กติกตามที่ประเมินโดยแบบจำลองเชิงตัวเลขที่ได้รับการสนับสนุนจากการวัด^{[ 22 ]}

ความคืบหน้าของการละลายของน้ำแข็งทะเลอาร์กติกในแต่ละทศวรรษแสดงให้เห็นถึงการสูญเสียน้ำแข็งอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 1980 โดยมีอัตราการสูญเสียเป็นเปอร์เซ็นต์สูงสุดในช่วงปลายฤดูร้อนและต้นฤดูใบไม้ร่วง^{[ 23 ]}

พื้นที่ (ขอบเขต) ของน้ำแข็งทะเลแอนตาร์กติกาแตะระดับต่ำสุดใหม่ในปี 2023 ^{[ 24 ]}แผนภูมิแสดงให้เห็นว่าน้ำแข็งทะเลในฤดูร้อนของแอนตาร์กติกาเหลือน้อยเพียงใด ซึ่ง ณ จุดหนึ่งในเดือนกุมภาพันธ์ 2023 มีเพียงประมาณ 60% ของค่าเฉลี่ยในช่วงปี 1981–2010

พื้นที่น้ำแข็งทะเลอาร์กติกลดลงต่ำสุดในเดือนกันยายน พ.ศ. 2555 แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีพื้นที่น้อยกว่าปี พ.ศ. 2555 ในเดือนอื่นๆ^{[ 25 ]}ช่วงปลายฤดูร้อนมีการสูญเสียเป็นเปอร์เซ็นต์มากที่สุด

วัฏจักรการแข็งตัวและการละลายประจำปีถูกกำหนดโดยวัฏจักรประจำปีของการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ อุณหภูมิของมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศ และความแปรปรวนในวัฏจักรประจำปีนี้

ในแถบอาร์กติก พื้นที่ของมหาสมุทรที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งทะเลจะเพิ่มขึ้นในช่วงฤดูหนาวจากระดับต่ำสุดในเดือนกันยายนไปจนถึงระดับสูงสุดในเดือนมีนาคมหรือบางครั้งในเดือนกุมภาพันธ์ ก่อนที่จะละลายในช่วงฤดูร้อน ในแถบแอนตาร์กติกา ซึ่งฤดูกาลจะกลับกัน ระดับต่ำสุดประจำปีมักจะอยู่ในเดือนกุมภาพันธ์ และระดับสูงสุดประจำปีอยู่ในเดือนกันยายนหรือตุลาคม การมีอยู่ของน้ำแข็งทะเลที่อยู่ติดกับแนวแตกของชั้นน้ำแข็งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีอิทธิพลต่อการไหลของธารน้ำแข็งและอาจส่งผลต่อเสถียรภาพของแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกา^{[ 26 ] [ 27 ]}

อัตราการเติบโตและการละลายยังได้รับผลกระทบจากสถานะของน้ำแข็งเองด้วย ในระหว่างการเติบโต ความหนาของน้ำแข็งเนื่องจากการแข็งตัว (ตรงข้ามกับพลวัต) ขึ้นอยู่กับความหนา ดังนั้นการเติบโตของน้ำแข็งจึงช้าลงเมื่อน้ำแข็งหนาขึ้น^{[ 15 ]}ในทำนองเดียวกัน ในระหว่างการละลาย น้ำแข็งทะเลที่บางกว่าจะละลายเร็วกว่า ซึ่งนำไปสู่พฤติกรรมที่แตกต่างกันระหว่างน้ำแข็งหลายปีและน้ำแข็งปีแรก นอกจากนี้แอ่งน้ำละลายบนพื้นผิวน้ำแข็งในช่วงฤดูละลายจะลดค่าอัลเบโด ลง ทำให้รังสีจากดวงอาทิตย์ถูกดูดซับมากขึ้น ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับที่ทำให้การละลายเร็วขึ้น การมีอยู่ของแอ่งน้ำละลายได้รับผลกระทบจากความสามารถในการซึมผ่านของน้ำแข็งทะเล (เช่น น้ำละลายสามารถระบายออกได้หรือไม่) และลักษณะภูมิประเทศของพื้นผิวน้ำแข็งทะเล (เช่น การมีอยู่ของแอ่งธรรมชาติสำหรับการก่อตัวของแอ่งน้ำละลาย) น้ำแข็งปีแรกจะแบนกว่าน้ำแข็งหลายปีเนื่องจากขาดสันเขาแบบไดนามิก ดังนั้นแอ่งน้ำจึงมีแนวโน้มที่จะมีพื้นที่มากกว่า นอกจากนี้ยังมีค่าอัลเบโดต่ำกว่าเนื่องจากอยู่บนน้ำแข็งที่บางกว่า ซึ่งปิดกั้นรังสีจากดวงอาทิตย์น้อยลงไม่ให้ไปถึงมหาสมุทรที่มืดด้านล่าง^{[ 28 ]}

การเปลี่ยนแปลงของสภาพน้ำแข็งทะเลแสดงให้เห็นได้ดีที่สุดจากอัตราการละลายเมื่อเวลาผ่านไป บันทึกรวมของน้ำแข็งอาร์กติกแสดงให้เห็นว่าการถอยร่นของแผ่นน้ำแข็งเริ่มขึ้นประมาณปี 1900 โดยมีการละลายที่รวดเร็วยิ่งขึ้นในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา^{[ 29 ]}การศึกษาน้ำแข็งทะเลด้วยดาวเทียมเริ่มขึ้นในปี 1979 และกลายเป็นการวัดการเปลี่ยนแปลงระยะยาวของน้ำแข็งทะเลที่น่าเชื่อถือมากขึ้น

ปริมาณน้ำแข็งทะเลอาร์กติกในเดือนกันยายนกำลังลดลงประมาณ 12% ต่อทศวรรษ เมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยในช่วงปี 1981-2010 ^{[ 30 ]}เมื่อเปรียบเทียบกับบันทึกที่ยาวนาน ปริมาณน้ำแข็งทะเลในภูมิภาคอาร์กติกในเดือนกันยายนปี 2007 มีเพียงครึ่งหนึ่งของมวลที่บันทึกไว้ซึ่งคาดการณ์ว่ามีอยู่จริงในช่วงปี 1950-1970 ^{[ 31 ]}ในเดือนกันยายนปี 2012 น้ำแข็งทะเลอาร์กติกมีปริมาณต่ำที่สุดเท่าที่เคยบันทึกไว้ โดยครอบคลุมเพียง 24% ของมหาสมุทรอาร์กติก ลดลงจากระดับต่ำสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 29% ในปี 2007 ^{[ 32 ] [ 33 ]}ต่อมาได้มีการบันทึกปริมาณที่ต่ำที่สุดเป็นอันดับสองในปี 2020 ^{[ 34 ]} การคาดการณ์ว่า ฤดูร้อนในอาร์กติกที่ "ปราศจากน้ำแข็ง"ครั้งแรกจะเกิดขึ้นเมื่อใดนั้นแตกต่างกันไป แต่คาดว่าจะเกิดขึ้นในช่วงกลางศตวรรษ (2035-2067) ^{[ 35 ]}

พื้นที่ น้ำแข็งทะเลแอนตาร์กติกาเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปตั้งแต่เริ่มมีการสังเกตการณ์ด้วยดาวเทียมในปี 1979 จนถึงฤดูใบไม้ผลิปี 2016 จากนั้นก็เริ่มลดลงอย่างรวดเร็วและยังคงดำเนินต่อไปจนถึงปี 2024 ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}

ขอบเขตน้ำแข็งทะเลทั่วโลก ซึ่งรวมขอบเขตน้ำแข็งทะเลในทั้งสองภูมิภาคขั้วโลก บรรลุระดับต่ำสุดตลอดกาลในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2568 ^{[ 39 ]}

ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อน้ำแข็งทะเลแตกต่างกันไปตามฤดูกาลอัตราการสูญเสียน้ำแข็งในเดือนเดียวกันตลอดหลายปีที่ผ่านมาตั้งแต่ปี 1979 มีค่ามากกว่าสองเท่าในเดือนกันยายน^{[ 40 ]}เมื่อเทียบกับเดือนพฤษภาคม^{[ 41 ]}

การสูญเสียน้ำแข็งทะเลที่พบในเดือนมีนาคม^{[ 42 ]} —ที่ -2.2% ต่อทศวรรษ—ถือว่าปานกลางเมื่อเทียบกับอัตราการสูญเสียที่รุนแรงที่เกิดขึ้นในเดือนพฤษภาคมและกันยายน (แผนภูมิที่อยู่ติดกัน)

น้ำแข็งทะเลช่วยรักษาอุณหภูมิของบริเวณขั้วโลกให้เย็นลงโดยการสะท้อนรังสีจากดวงอาทิตย์ ที่เข้ามา เนื่องจากมีค่าอัลเบโด สูง พื้นผิวสะท้อนแสงนี้ช่วยป้องกันไม่ให้พลังงานจากดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยมหาสมุทรที่มืดกว่าด้านล่าง เมื่อน้ำแข็งทะเลละลาย มหาสมุทรที่เปิดโล่งจะดูดซับความร้อนมากขึ้น ซึ่งเร่งให้เกิดภาวะโลกร้อนในวงจรป้อนกลับเชิงบวกที่เรียกว่าการป้อนกลับของน้ำแข็ง-อัลเบโด^{[ 43 ]}

น้ำแข็งทะเลยังมีอิทธิพลต่อการไหลเวียนของมหาสมุทร ทั่วโลก เมื่อน้ำทะเลแข็งตัว เกลือส่วนใหญ่จะถูกแยกออกจากผลึกน้ำแข็ง ทำให้เกิดน้ำที่หนาแน่นและเค็มกว่าอยู่ใต้น้ำแข็ง น้ำที่หนาแน่นนี้จะจมลงและช่วยขับเคลื่อนการไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ซึ่งเป็น "สายพานลำเลียง" ของกระแสน้ำในมหาสมุทรทั่วโลกที่กระจายความร้อนไปทั่วโลก^{[ 44 ]}

ภูมิภาคขั้วโลกเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่อ่อนไหวที่สุดต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศ รูปแบบสภาพอากาศ และระดับน้ำทะเลทั่วโลก^{[ 45 ]} อุณหภูมิโลกที่สูงขึ้นจาก การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากมนุษย์ส่งผลให้บรรยากาศและมหาสมุทรอุ่นขึ้น และทำให้น้ำแข็งในทะเลละลายเร็วขึ้น^{[ 45 ]}

แม้ว่าการละลายของน้ำแข็งทะเลลอยน้ำจะมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อระดับน้ำทะเลเฉลี่ยทั่วโลก (เนื่องจากน้ำแข็งทะเลมีความเค็มน้อยกว่าและมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำทะเลที่มันแทนที่) แต่ก็มีผลกระทบทางอ้อมอย่างมากต่อระบบภูมิอากาศโลก^{[ 46 ] [ 47 ]}การสูญเสียน้ำแข็งทะเลทำให้ค่าอัลเบโดของบริเวณขั้วโลกลดลง ส่งผลให้ภาวะโลกร้อนทวีความรุนแรงขึ้นและเร่งการละลายของแผ่นน้ำแข็ง กรีนแลนด์และแอนตาร์กติกา ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล [ ^{48 ] การ}ลดลงของน้ำแข็งทะเลทำให้การไหลเวียนของมหาสมุทรและกิจกรรมของคลื่นเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งสามารถเพิ่มการกัดเซาะของชั้นน้ำแข็ง ชายฝั่ง และธารน้ำแข็งได้^{[ 49 ]}

การละลายของน้ำแข็งในทะเลยังนำน้ำจืดจำนวนมากเข้าสู่ผิวมหาสมุทร ซึ่งจะลดความเค็มลง ทำให้ความหนาแน่นของน้ำเปลี่ยนแปลงไป และส่งผลต่อการไหลเวียนของมหาสมุทรทั่วโลก รวมถึงการไหลเวียนของมหาสมุทรแอตแลนติกตอนใต้ [ ^{50 ] การ}เปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลต่อการขนส่งความร้อนและสารอาหาร ซึ่งมีผลกระทบต่อระบบนิเวศทางทะเล ตลอดจนรูปแบบสภาพภูมิอากาศในระดับภูมิภาคและระดับโลก^{[ 45 ]}

• 
  การเปลี่ยนแปลงของปริมาณ น้ำแข็ง ในทะเลอาร์กติกระหว่างเดือนเมษายนถึงสิงหาคม ปี 2556
• 
  น้ำแข็งในทะเลเลียนแบบแนวชายฝั่งตามแนวคาบสมุทรคัมชัตกา
• 
  มองเห็นทิวทัศน์อันชัดเจนของคาบสมุทรแอนตาร์กติกาชั้นน้ำแข็งลาร์เซนและผืนน้ำที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งโดยรอบภูมิภาค
• ภาพโลกแสดงปริมาณน้ำแข็งทะเลต่ำสุดรายปี พร้อมกราฟซ้อนทับแสดงพื้นที่น้ำแข็งทะเลต่ำสุดรายปีในหน่วยล้านตารางกิโลเมตร

เพื่อให้เข้าใจถึงความแปรปรวนได้ดียิ่งขึ้น จึงมีการใช้แบบจำลองน้ำแข็งทะเลเชิงตัวเลขในการศึกษาความไว (sensitivity study ) ส่วนประกอบหลักสองอย่างคือพลศาสตร์ของน้ำแข็งและคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ (ดูการสร้างแบบจำลองการแผ่รังสีของน้ำแข็งทะเลกระบวนการเติบโตของน้ำแข็งทะเลและความหนาของน้ำแข็งทะเล ) มีโปรแกรมคอมพิวเตอร์แบบจำลองน้ำแข็งทะเลมากมายที่สามารถใช้ได้ในการดำเนินการนี้ รวมถึงชุดโปรแกรมเชิงตัวเลข CICEด้วย

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลก (GCM) หลายแบบได้นำเอาแบบจำลองน้ำแข็งทะเลมาใช้ในแบบจำลองเชิงตัวเลข เพื่อให้สามารถจับปฏิกิริยาตอบกลับระหว่างน้ำแข็งกับค่าอัลเบโดได้อย่างถูกต้อง ตัวอย่างเช่น:

• แบบจำลองน้ำแข็งทะเลลูแวน-ลา-เนิฟ (Louvan-la-Neuve Sea Ice Model) เป็นแบบจำลองเชิงตัวเลขของน้ำแข็งทะเลที่ออกแบบมาเพื่อการศึกษาด้านสภาพภูมิอากาศและสมุทรศาสตร์เชิงปฏิบัติการ พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยคาทอลิกแห่งลูแวน (Université catholique de Louvain ) แบบจำลองนี้เชื่อมต่อกับแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไปของมหาสมุทร OPA (Ocean Parallélisé) และสามารถใช้งานได้ฟรีในฐานะส่วนหนึ่งของNucleus for European Modeling of the Ocean
• แบบจำลองการหมุนเวียนทั่วไปของ MITเป็นแบบจำลองการหมุนเวียนระดับโลกที่พัฒนาขึ้นที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT)ซึ่งมีแพ็กเกจสำหรับน้ำแข็งในทะเลรวมอยู่ด้วย สามารถดาวน์โหลดโค้ดได้ฟรีที่นั่น
• หน่วยงานความร่วมมือด้านการวิจัยบรรยากาศของมหาวิทยาลัยเป็นผู้พัฒนาแบบจำลองน้ำแข็งทะเลชุมชน (Community Sea Ice Model)
• CICEดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอะลามอสโครงการนี้เป็นโอเพนซอร์สและได้รับการออกแบบให้เป็นส่วนประกอบหนึ่งของ GCM แม้ว่าจะมีโหมดใช้งานแบบสแตนด์อะโลนก็ตาม
• แบบจำลองมหาสมุทรน้ำแข็งทะเลแบบไฟไนต์เอเลเมนต์ที่พัฒนาขึ้นที่สถาบันอัลเฟรด เวเกเนอร์ใช้กริดแบบไม่เป็นระเบียบ
• แบบจำลองน้ำแข็งทะเลรุ่นใหม่ (neXtSIM) เป็นแบบจำลองลากรางจ์ที่ใช้ตาข่ายสามเหลี่ยมแบบปรับเปลี่ยนได้และไม่มีโครงสร้างตายตัว และรวมถึงแบบจำลองทางรีโอโลยีแบบใหม่และเฉพาะตัวที่เรียกว่า Maxwell-Elasto-Brittle เพื่อใช้ในการจำลองพลศาสตร์ของน้ำแข็ง แบบจำลองนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นที่ศูนย์นันเซนในเมืองเบอร์เกน ประเทศนอร์เวย์

โครงการเปรียบเทียบแบบจำลองที่เชื่อมโยงกัน (Coupled Model Intercomparison Project)เสนอโปรโตคอลมาตรฐานสำหรับการศึกษาผลลัพธ์ของแบบจำลองการหมุนเวียนทั่วไปของบรรยากาศและมหาสมุทรที่เชื่อมโยงกัน การเชื่อมโยงเกิดขึ้นที่บริเวณรอยต่อระหว่างบรรยากาศและมหาสมุทร ซึ่งอาจมีน้ำแข็งทะเลเกิดขึ้นได้

นอกจากแบบจำลองระดับโลกแล้ว ยังมีแบบจำลองระดับภูมิภาคต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับน้ำแข็งในทะเล แบบจำลองระดับภูมิภาคถูกนำมาใช้ในการทดลองพยากรณ์ตามฤดูกาลและ การ ศึกษา เชิงกระบวนการ

น้ำแข็งทะเลเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยที่เป็นเอกลักษณ์ภายใน ชีวมณฑลของโลกเมื่อน้ำทะเลแข็งตัว มันจะกักเก็บน้ำเค็ม ไว้ ทำให้เกิดเครือข่ายของช่องและรูพรุนที่รองรับชุมชนจุลินทรีย์ ที่หลากหลาย รวมถึงแบคทีเรียอาร์เคียเชื้อราสาหร่ายโปรโตซัวและไวรัสสิ่ง มีชีวิตที่อาศัยอยู่ ในน้ำแข็งเหล่านี้เป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหารโดยเฉพาะอย่างยิ่งสาหร่ายน้ำแข็งเป็นแหล่งอาหารที่สำคัญสำหรับสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังขนาดเล็ก เช่นโคพีพอดและแอมฟิพอดซึ่งเป็นอาหารของสัตว์ขนาดใหญ่ เช่นคริลล์ปลา และนกทะเล^{[ 51 ]}

สิ่งมีชีวิตในน้ำแข็งทะเลต้องรับมือกับสภาวะสุดขั้ว อุณหภูมิภายในน้ำแข็งต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ในขณะที่ช่องน้ำเค็มมักเค็มกว่าน้ำทะเล ในช่วงเวลาส่วนใหญ่ของปีจะมีแสงแดดน้อยหรือไม่มีเลย ตามด้วยช่วงเวลากลางวันที่ยาวนานหลายเดือนในฤดูร้อน^{[ 52 ]}สิ่งมีชีวิตหลายชนิดได้พัฒนากลยุทธ์พิเศษเพื่อปรับตัว เช่น การผลิตสารป้องกันการแข็งตัว การจำศีลจนกว่าแสงและสารอาหารจะกลับมา หรือการกำหนดเวลาการเจริญเติบโตให้ตรงกับฤดูร้อน^{[ 53 ] [ 54 ]}

ระบบนิเวศของน้ำแข็งทะเลเป็นไปตามฤดูกาล ในฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อน แสงที่เพิ่มขึ้นและการละลายของน้ำแข็งกระตุ้นการเจริญเติบโตของสาหร่าย ซึ่งถูกปล่อยลงสู่มวลน้ำ การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลนี้สนับสนุน การเจริญเติบโต ของแพลงก์ตอนพืช จำนวนมาก ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงให้กับผลผลิตในระบบนิเวศทางทะเลขั้วโลก ดังนั้น ช่วงเวลาและขอบเขตของการละลายของน้ำแข็งทะเลจึงส่งผลต่อความพร้อมของอาหารสำหรับระดับโภชนาการที่ สูงขึ้น ^{[ 55 ] [ 56 ]}

ในมหาสมุทรใต้คริลล์แอนตาร์กติกอาศัยสาหร่ายน้ำแข็งทะเลในช่วงวัยอ่อน ซึ่งเป็นรากฐานของห่วงโซ่อาหารที่หล่อเลี้ยงปลา เพนกวิน แมวน้ำ และวาฬ^{[ 57 ]}ในอาร์กติก น้ำแข็งทะเลยังเป็นแหล่งอาศัยของสาหร่ายที่หล่อเลี้ยงแพลงก์ตอนสัตว์ ซึ่งเป็นอาหารของปลา แมวน้ำวอลรัสและหมีขั้วโลก^{[ 58 ] [ 59 ]}

น้ำแข็งทะเลยังควบคุม กระบวนการ ทางชีวธรณีเคมี ด้วย โดยจะกักเก็บและกระจายสารอาหาร เช่น เหล็ก และการละลายตามฤดูกาลจะส่งผลต่อการผสมของมหาสมุทรและผลผลิตขั้นต้น ด้วยวิธีนี้ น้ำแข็งทะเลจึงมีส่วนช่วยในการหมุนเวียนคาร์บอน ทั่วโลก และการควบคุมสภาพภูมิอากาศ^{[ 60 ]}

การลดลงของขอบเขตและระยะเวลาของน้ำแข็งทะเลอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศก่อให้เกิดความเสี่ยงทางนิเวศวิทยาอย่างมาก สัตว์ที่พึ่งพาน้ำแข็งทะเลโดยตรงในการหาอาหาร การผสมพันธุ์ หรือการพักผ่อนได้รับผลกระทบอย่างมาก ซึ่งรวมถึงแมวน้ำวงแหวนและหมีขั้วโลก^{[ 61 ]}ในอาร์กติก และ เพนกวิน จักรพรรดิ^{[ 62 ]}และเพนกวินอะเดลี^{[ 63 ]}ในแอนตาร์กติกา ผลกระทบทางอ้อมจะแพร่กระจายไปทั่วห่วงโซ่อาหาร คุกคามผลผลิตและความมั่นคงของระบบนิเวศขั้วโลกทั้งหมด^{[ 64 ]}

มีการคาดการณ์ว่า องค์ประกอบและสารประกอบอื่นๆอาจมีอยู่ในรูปของมหาสมุทรและทะเลบนดาวเคราะห์นอกโลก นักวิทยาศาสตร์สงสัยเป็นพิเศษว่ามี "ภูเขาน้ำแข็ง" ที่ทำจากเพชร แข็ง และทะเลคาร์บอน เหลวที่สอดคล้องกัน บนดาวเคราะห์ยักษ์น้ำแข็งอย่างเนปจูนและยูเรนัสนี่เป็นเพราะความดันและความร้อนที่สูงมากที่แกนกลาง ซึ่งจะเปลี่ยนคาร์บอนให้กลายเป็นของเหลววิกฤตยิ่งยวด^{[ 65 ] [ 66 ]}

• วลาดิมีร์ วิเซ - นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้เชี่ยวชาญด้านแผ่นน้ำแข็งในแถบอาร์กติก

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับน้ำแข็งทะเล

• แผนที่แสดงความหนาแน่นของน้ำแข็งในทะเลรายวัน จากมหาวิทยาลัยเบรเมน
• แผนที่น้ำแข็งทะเลจากศูนย์ข้อมูลหิมะและน้ำแข็งแห่งชาติ

• "คำศัพท์เกี่ยวกับชั้นน้ำแข็งและหิมะ"ศูนย์ข้อมูลหิมะและน้ำแข็งแห่งชาติ มหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์
• "คำศัพท์เกี่ยวกับน้ำแข็ง" . กรมสิ่งแวดล้อมแคนาดา. 27 กันยายน 2553.
• "ระบบการตั้งชื่อน้ำแข็งทะเลขององค์การอุตุนิยมวิทยาโลก"องค์การอุตุนิยมวิทยาโลก WMO/OMM/ВМО – ฉบับที่ 259 • ฉบับปี 1970–2004 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 2 พฤษภาคม 2023 สืบค้นเมื่อวันที่ 29 สิงหาคม 2022