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フレージルアイスは、ミリメートルからサブミリメートルの大きさの、ランダムな方向に並んだ氷の結晶の集まりで、楕円形の円盤、樹枝状、針状など、さまざまな形状をしており、不規則な性質を持っています。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]フレージルアイスは、冬に河川の開水域や湖、貯水池で形成されます。これらの場所では、水が乱流状態にあり、これは波や流れの作用によって引き起こされます。乱流によって水柱は過冷却状態になり、空気と水の間の熱交換によって水温が凝固点以下（数10分の1 ℃以下）まで下がります。[ 3 ] [ 5 ] [ 6 ]この乱流に伴う垂直方向の混合によって、結晶の浮力に打ち勝つのに十分なエネルギーが得られ、結晶が水面に浮かぶのを防ぎます。フレージルアイスは、風の強い状況、波の状態、冷たい空気も過冷却層の形成を促進する海洋でも形成されます。[ 7 ] [ 8 ]フレージルアイスは、リードの風下側やポリニアで見られます。これらの環境では、その氷は最終的に水面に蓄積してグリースアイスになります。
氷の結晶は取水口のゴミ除け網に蓄積し、取水口を塞ぐことで悪名高い。 [ 6 ] [ 9 ] [ 10 ]このような詰まりは、給水施設、水力発電所、原子力発電所、冷水域を航行する船舶に悪影響を及ぼし、施設の予期せぬ停止やゴミ除け網の崩壊につながる可能性がある。
水面が急速に熱を失い始めると、水は過冷却状態になります。強風や河川の流れによって引き起こされる乱流は、過冷却された水を水深全体に混ぜ合わせます。過冷却された水はすでに小さな氷の結晶（フラジル氷）の形成を促進しており、結晶は水底に運ばれます。氷は通常浮きますが、フラジル氷は流れの速度に比べてサイズが小さいため、効果的な浮力がなく、非常に簡単に底に運ばれます。[ 11 ]
二次核生成と呼ばれる過程を経て、結晶は急速に数を増やし、過冷却された周囲の環境のため、結晶は成長を続けます。場合によっては、1立方メートルあたり100万個もの氷結晶が存在すると推定されます。
結晶の数と大きさが増すにつれて、薄片氷は水中の物体に付着し始めます。特に、物体自体の温度が水の凝固点以下である場合はなおさらです。薄片氷の蓄積は、しばしば浸水や、ゴミ置き場などの物体への損傷を引き起こします。薄片氷は水面下に存在するため、その形成を検出することは困難です。
通常、氷の塊は物体の上流側に蓄積し、物体に付着します。氷の塊が堆積するにつれて、成長は上流に広がり、幅が広がり、氷の塊が橋のようにつながって水をせき止めるまで続きます。このブロックに流れ込む水が増えるにつれて、上流側の圧力が上昇し、差圧（上流側と下流側の圧力の差）が生じます。これにより、橋の成長が下流に広がります。こうなると、対策を講じない限り、洪水や被害が発生する可能性が高くなります。[ 11 ]
細粒氷は、温帯（または「温暖基底」）氷河の下でも、水が急激に下り坂を流れ、圧力の急激な低下により過冷却されることで形成されることが実証されています。この「氷河水力学的過冷却」プロセスにより、板状の氷結晶の開いたネットワークが形成され、氷河や氷床の下を流れる堆積物を含む水からシルトを効果的に捕捉することができます。その後の凍結と再結晶化により、氷河の基底に堆積物に富む氷の層が形成され、末端で融解すると、モレーンに大量の堆積物が蓄積される可能性があります。この現象は、核兵器実験によって生成され、1945年以前に凍結した氷にはほとんど存在しないトリチウムの濃度がいくつかの氷河の基底氷（若い氷を示す）で高いこと、および氷河末端の水排出口の周囲で氷結晶が急速に成長していることが観察されたことによって検証されています。[ 12 ]
氷の微細な堆積を抑制する方法はいくつかあります。それらには、抑制、機械的制御、温度制御、振動、材料の選定、および損傷軽減が含まれます。
表面水が上空の冷たい空気に熱を奪われることで過冷却水に微細氷が形成される。抑制とは、表面水を完全で安定した氷で覆うことで断熱するという考え方である。氷の覆いは熱損失を防ぎ、すでに形成されている可能性のある過冷却水を温める。[ 13 ]この方法が機能するには十分な面積を覆う必要があるが、「十分」が何を意味するのかはまだ不明である。セントローレンス川は、微細氷とその後の氷詰まりを防ぐために、「安定した氷の覆いの形成を助ける流れの状態」を作り出すように明示的に管理されている。[ 14 ]
これらの方法には、堰や氷止めを設置するなどして水の流れを妨げずに凍結を安定させる方法、発生する可能性のある氷の堆積を砕くためにウォータージェットを設置する方法、人力で堆積物をかき出す方法などがあります。最後の方法は、人件費が高く、寒くて湿った深夜の作業環境のため、あまり好まれません。逆流洗浄は、氷の堆積によって生じる差圧を打ち消すという考えを利用した別の技術です。この技術は、物体の下流側に高圧を発生させて差圧を逆転させます。
これらの方法は、水中の構造物を加熱して氷の付着を防ぐか、水を加熱してそもそも氷の形成を防ぐかのいずれかです。構造物を加熱する場合、氷点以上の温度まで加熱する必要があります。電気抵抗ヒーターは効果的であることがわかっていますが、安全上の問題が発生する可能性があります。構造物内に蒸気または温水をポンプで送る中空チューブを設置する方法も有効ですが、この方法は運用コストが非経済的であると判断されています。[ 15 ]他の能動的な方法も利用可能です。例えば発電などの特定の工業プロセスでは、プラント冷却のために水が供給されます。このようにして生成された温水副産物は、通常は廃棄物として排出されますが、氷が蓄積する可能性のある場所に放出することで、水温を0.1～0.2 ℃（0.18～0.36 °F）上昇させることができ、多くの場合、過冷却水の発生を防ぐのに十分です。あるいは、廃水を再循環させて、氷が蓄積しやすい表面を直接加熱することもできます。これらの温水再利用方法はいずれも、信頼性を確保するために、水量、流量、配置、相対的な水温を正確に計算する必要がある。[ 15 ]
ダイナマイトによる爆破は、まだ実験段階ではあるものの、氷の塊を砕く振動制御方法の一つである。爆薬の量は、氷を砕くと同時に周囲の構造物や環境に被害を与えないよう、正確に調整する必要がある。爆破作業の安全性も重要であり、近隣住民から騒音公害の苦情が出る可能性もある。こうした理由から、この方法は緊急時の最終手段として以外は、あまり用いられない。
人工構造物は、しばしば氷の付着源となります。そのため、これらの構造物の材料選定においては、氷の付着性を考慮する必要があります。例えば、鋼鉄製の構造物は錆びやすく、錆と氷の付着力は非常に強いです。プラスチック、グラスファイバー、グラファイト、あるいは鋼鉄にエポキシ塗料を塗布するなど、付着力の低い材料を選択することで、付着の可能性を低減できます。付着は完全には起こりませんが、このような材料を使用することで、氷をかき集めるなどの他の方法が容易になります。
指定された洪水区域を機械構造物で保護することで、被害を軽減できる可能性がある。