Polynjas

Neben Rinnen von einer Größe zwischen einem bis zehn Kilometern im Eis bilden sich weitaus größere offene Stellen, die als Polynjas bezeichnet werden. Sie stellen ein wesentliches Strukturelement des Meereises dar. Obgleich sie im Allgemeinen nur wenige Prozent der mit Meereis bedeckten Fläche ausmachen, sind sie innerhalb des winterlichen Packeises von Bedeutung für viele physikalische und biologische Prozesse. Hier steht das im Vergleich zur Lufttemperatur warme Wasser der ozeanischen Deckschicht in unmittelbarem Kontakt mit der winterlich kalten Atmosphäre, so dass die turbulenten Flüsse von Wärme und Feuchtigkeit diejenigen in der eisbedeckten Umgebung um ein bis zwei Größenordnungen übersteigen.
Je älter Meereis wird, desto mehr Veränderungen können auftreten (Salzgehalt, Dicke). In die Kategorie der Veränderungen, welche durch Meeres- und Windströmungen hervorgerufen werden, fällt auch das Phänomen der Polynjas.

Je dünner eine frisch entstandene Eisdecke noch ist, desto weniger stabil ist sie. Treten kräftige Winde auf, kann es passieren, dass das Eis der Spannung nachgibt, und Risse entstehen. An diesen Stellen ist typischer Weiser Rauch auf dem Wasser zu sehen, welcher Frost Rauch („frost smoke") genannt wird. Er entsteht, da große Wärmemengen vom relativ warmen Wasser in die kalte Atmosphäre übergehen (Wärmefluss). Auf Grund dieses Wärmeverlusts gefriert das Wasser sehr schnell nach und es entsteht, je nach Bedingungen, Nilas oder Pfannkucheneis. Da jedoch die, durch den Wind hervorgerufenen, Spannungen meist weiter bestehen, bricht auch die nachgewachsene Eisdecke bald wieder auf. Auf diese Weise können die entstehenden Wasserrinnen eine Fläche von wenigen Quadratmetern bis hin zu Hunderten von Quadratmetern einnehmen.

Polynjas sind offene Stellen im polaren Ozean, welche von Meereis umgeben sind, aber selber den ganzen Winter über nicht zufrieren. Sie erscheinen wie kleine oder große Seen in einer vom Schnee bedeckten Landschaft. Ihre Entstehung kann auf zwei Weisen erfolgen. Entweder, wie bei der Entstehung von Wasserrinnen, wird frisch entstandenes Meereis durch Wind- oder Wasserströmungen verdriftet und es bleibt eine offene Wasserfläche zurück. Damit sind sie nichts anderes, als für eine lange Zeit existierende Wasserrinnen. Polynjas, welche auf diese Weise entstehen, nennt man im Englischen „latent heat polynya“, also Polynjas, die auf Grund der Einwirkung von latenter (verborgener) Wärme  entstehen.

Treten im kalten Oberflächenwasser der polaren Ozeane unerwartete Wärmeflüsse auf, existiert lokal also Wasser, welches oberhalb des Gefrierpunkts liegt, können ebenfalls Polynjas entstehen. Auf Grund der Tatsache, dass tatsächlich ein konstanter Wärmefluss im Meerwasser vorliegt, werden diese Polynjas im Englischen „sensible heat polynjas“ gennannt, also Polynjas, die auf Grund der Einwirkung von sensibler (fühlbarer) Wärme entstehen.

Meist entstehen Polynjas, welche Flächen von bis zu 350.000 Quadratkilometer einnehmen können, aus einer Mischung beider genannter Energieeinwirkungen. Auf Grund der Tatsache, dass solche offenen Wasserflächen über Jahre hinweg bestehen können, sind diese sehr wichtig für die Eisproduktionsrate . Während eine Eisdecke das relativ warme Meerwasser von der kalten Atmosphäre trennt und als Isolation dient, kann aus Polynjas und Wasserrinnen sehr viel Wärme an die Umgebung abgegeben werden. Die Eisproduktionsrate ist also sehr hoch, obwohl kein Eis zu sehen ist, da es verdriftet wird. Gleichzeitig steigt, auf Grund der hohen Eisproduktionsrate auch der Salzgehalt des Wassers. Aus diesen Gründen sind Polynjas nicht nur Stellen, an denen die Eisproduktion besonders stark ist, auch die Tiefenwasserbildung ist hier sehr hoch, wie zum Beispiel im Weddellmeer, wo sie eine wichtige Rolle bei der Bildung von Bodenwasser spielen, das einen wesentlichen Beitrag zur globalen thermohalinen Zirkulation der Ozeane leistet. Sogenannte Küstenpolynjas entstehen hauptsächlich als Folge der katabatischen Winde (kalte Fallwinde) an den Rändern des antarktischen Kontinents und erreichen eine typische Breite von 50 bis 100 km.