氷

ほとんどの液体は、圧力が分子をまとめるのに役立つため、圧力が増加するとより高い温度で凍結します。しかし、水では強い水素結合があるため、状況が異なります。1 atm (0.10 MPa )を超える圧力では、水は0 °C (32 °F)未満の温度で凍結します。氷、水、水蒸気は、圧力 611.657 Paで正確に273.16 K (0.01 °C)である三重点で共存できます。^{[ 16 ] [ 17 ]}ケルビンは、この三重点と絶対零度の差の1 / 273.16と定義されていましたが、^{[ 18 ]}この定義は2019 年 5 月に変更されました。^{[ 19 ]}他のほとんどの固体とは異なり、氷は過熱しにくいです。実験では、-3 °C の氷が約 250ピコ秒で約 17 °Cまで過熱されました。^{[ 20 ]}         

高圧および様々な温度にさらされると、氷はさまざまな密度で 19 種類の既知の結晶相で形成される可能性があり、観測されていない仮説上の氷の相も提案されています。^{[ 21 ]}注意すれば、これらの相のうち少なくとも 15 種類 (既知の例外の 1 つは氷 X) は、常圧および低温で準安定な形で回収できます。^{[ 22 ] [ 23 ]これらのタイプは、結晶構造、プロトンの秩序、 [ 24 ]}および密度によって区別されます。圧力下では、完全に水素が無秩序な 2 つの準安定な氷の相もあります。これらは氷 IV と氷 XII です。氷 XII は 1996 年に発見されました。2006 年に氷 XIII と氷 XIV が発見されました。^{[ 25 ]}_{氷 XI、XIII、および XIV は、それぞれ氷 I h} 、V、および XIIの水素秩序型です。 2009年に氷XVが極めて高い圧力と-143  ℃で発見された。 ^{[ 26 ]}さらに高い圧力では、氷は金属になると予測されており、これは1.55  TPa ^{[ 27 ]}または5.62  TPa ^{[ 28 ]}で発生すると推定されている。

結晶形態の他に、固体水はさまざまな密度の非晶質固体水(ASW) として非晶質状態でも存在できます。宇宙空間では、六方晶系の氷は氷火山に存在しますが、^{[ 29 ]}それ以外では極めてまれです。ガニメデのような氷の衛星でさえ、主に他の結晶形態の氷で構成されていると予想されています。^{[ 30 ] [ 31 ]}星間物質中の水は非晶質氷が大部分を占めており、宇宙で最も一般的な形態の水である可能性が高いです。^{[ 32 ]} 低密度 ASW (LDA) は、ハイパークエンチドガラス水とも呼ばれ、地球上の夜光雲の原因となっている可能性があり、通常は低温または真空条件下での水蒸気の沈着によって形成されます。 ^{[ 33 ]}高密度 ASW (HDA) は、通常の氷 I _hまたは LDA を GPa の圧力で圧縮することによって形成されます。超高密度ASW（VHDA）は、 1～2 GPaの圧力下で160 Kにわずかに加熱されたHDAである 。^{[ 34 ]}

理論上の超イオン水から生成される氷は、2つの結晶構造を持つ可能性がある。500,000バール（7,300,000 psi）を超える圧力では、このような超イオン氷は体心立方構造をとる。しかし、 1,000,000バール（15,000,000 psi）を超える圧力では、構造はより安定した面心立方格子に変化する可能性がある。超イオン氷は、天王星や海王星のような氷の巨大惑星の内部を構成している可能性があると推測されている。^{[ 35 ]}  

氷が「滑りやすい」のは、摩擦係数が低いからです。このテーマは19世紀に初めて科学的に調査されました。当時最も有力な説明は「圧力融解」でした。つまり、アイススケートのブレードが氷に圧力をかけると、薄い層が溶けて、ブレードが氷の上を滑るのに十分な潤滑油が得られるというものです。^{[ 36 ]}しかし、1939年にフランク・P・ボーデンとTP・ヒューズが行った研究では、それが唯一の説明であれば、スケーターは実際よりもはるかに大きな摩擦を経験することになることがわかりました。さらに、フィギュアスケートの最適温度は-5.5 ℃（22 °F、268K ）、アイスホッケーの最適温度は-9 ℃（16 °F、264K ）ですが、圧力融解理論によれば、-4 ℃（25 °F、269K ）以下でスケートをすることはまったく不可能です。^{[ 37 ]}代わりに、ボーデンとヒューズは、氷層の加熱と融解は摩擦によって引き起こされると主張した。しかし、この理論では、氷が氷点下の温度でも静止しているときに滑りやすい理由を十分に説明できない。^{[ 36 ]}         

その後の研究では、界面の氷分子は下の氷塊の分子と適切に結合できない（そのため液体の水分子のように自由に動くことができる）ことが示唆された。これらの分子は半液体の状態のままであり、物体が氷に加える圧力に関係なく潤滑を提供する。しかし、原子間力顕微鏡を用いた実験で氷の摩擦係数が高いことが示されたため、この仮説の重要性は疑問視されている。^{[ 37 ]}したがって、氷の摩擦特性を制御するメカニズムは、依然として活発な科学的研究分野である。^{[ 38 ]}氷の摩擦に関する包括的な理論では、温度と滑り速度の関数としてさまざまな材料に対する氷の摩擦係数を推定するために、上述のすべてのメカニズムを考慮に入れる必要がある。2014年の研究では、摩擦加熱がほとんどの典型的な条件下で最も重要なプロセスであることが示唆されている。^{[ 39 ]}

海で見られる氷は、水面に浮かぶ流氷、海岸線に固定された定着氷、海底に付着した錨氷の形をとることがある。 ^{[ 47 ]}棚氷や沿岸氷河から分離（崩落）した氷は氷山になることがある。^{[ 48 ]}氷山崩落の後に、雪と氷がゆるく混ざり合った氷塊、アイスメランジュが生成される。^{[ 49 ]}

海氷はいくつかの段階を経て形成されます。最初は、水面にミリメートルサイズの小さな結晶が集まり、フラジルアイスと呼ばれる状態になります。それらがやや大きくなり、形状や被覆が均一になるにつれて、水面は上から見ると「油っぽい」ように見え始めるため、この段階はグリースアイスと呼ばれます。^{[ 50 ]}その後、氷は塊になり続け、氷塊と呼ばれる平らでまとまりのある塊に固まります。氷塊は海氷被覆の基本的な構成要素であり、水平方向のサイズ（直径の半分として定義される）は劇的に変化し、最小のものはセンチメートル、最大のものは数百キロメートルに及びます。^{[ 51 ]}表面の70%以上が氷で覆われている領域は、パックアイスで覆われていると言われます。^{[ 52 ]}

完全に形成された海氷は、海流や風によって押し合わされて、高さ最大12 メートル (39フィート)の圧力隆起を形成することがあります。^{[ 53 ]}一方、活発な波の活動によって海氷は小さく規則的な形の断片に砕かれ、パンケーキ氷と呼ばれることがあります。^{[ 54 ]}時には、風と波の活動によって海氷が「磨かれ」、氷の卵と呼ばれる完全な球形の断片になることもあります。^{[ 55 ] [ 56 ]} 

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  ベーリング海のグリース氷
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  グリーンランド東海岸の流氷
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  エストニア、タリンのストロミビーチにある氷の卵（直径 5 ～ 10 cm）
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  1919年の南極の流氷
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  2020年7月4日にMOSAiC探査隊が撮影した、中央北極圏の1年目の海氷の尾根。
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  2012年、グリーンランド西海岸の氷塊
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  南極大陸マクマード湾の海底にある氷に錨を下ろす。

地球上で最大の氷床は、世界最大の島であるグリーンランドと南極大陸をほぼ完全に覆う2つの氷床です。これらの氷床は平均厚さが1 km (0.6 mi)を超え、数百万年も存在しています。^{[ 57 ] [ 58 ]}  

陸上のその他の主要な氷の形成物には、氷帽、氷原、氷流、氷河などがあります。特に、ヒンドゥークシュ地域は、多数の氷河が存在するため、地球の「第三の極」として知られています。これらの氷河は、約80,000 km ² (31,000平方マイル)の面積を覆い、総体積は 3,000 ～ 4,700 km ³です。^{[ 42 ]}これらの氷河は、融解水が河川に流れ込み、推定 20 億人の人々に水を供給するため、「アジアの給水塔」というニックネームが付けられています。^{[ 43 ]}    

永久凍土とは、2年以上連続して0 ℃（32 °F）以下に保たれている土壌または水中の堆積物です。 ^{[ 59 ]}永久凍土内の氷は、間隙氷、脈氷（氷楔とも呼ばれる）、埋没表面氷、堆積物内氷（地下水の凍結によるもの）の4つのカテゴリーに分けられます。^{[ 60 ]}永久凍土地域での氷の形成例の1つは、北極および亜北極の河川谷で形成される層状氷であるアウフェイです。河床で凍結した氷は、通常の地下水流出を遮断し、局所的な地下水位を上昇させ、凍結層の上に水が流出します。この水は凍結し、地下水位をさらに上昇させ、このサイクルを繰り返します。その結果、しばしば数メートルの厚さの層状氷堆積物が形成されます。^{[ 61 ]}雪線と雪原は、雪原が氷堆積物内の平衡点（雪線）の上に蓄積し、融解していくという点で関連する2つの概念です。^{[ 62 ]}  

流れる水の上に形成される氷は、静水の上に形成される氷よりも均一性や安定性に欠ける傾向がある。氷塊が積み重なってできる氷の塊（「氷ダム」と呼ばれることもある）は、河川における最大の氷の危険である。氷の塊は洪水を引き起こし、河川内または河川付近の構造物を損傷し、河川上の船舶を損傷する可能性がある。氷の塊によって、一部の水力発電施設が完全に停止することもある。氷ダムは氷河の移動を阻害し、氷河湖を形成する可能性がある。河川における大量の氷の流れは船舶を損傷する可能性があり、航行を維持するために砕氷船の使用が必要となる。 ^{[ 63 ] [ 64 ]}

氷円盤は、川の水面に浮かぶ円形の氷の塊です。渦流の中で形成され、その位置によって非対称な融解が生じ、低速で継続的に回転します。^{[ 65 ] [ 66 ]}

氷は岸辺から穏やかな水面に薄い層として形成され、その後下方に広がります。湖の氷は一般的に、一次氷、二次氷、重なり氷、凝集氷の 4 種類に分類されます。^{[ 67 ] [ 68 ]}一次氷が最初に形成されます。二次氷は、熱流の方向と平行な方向に一次氷の下に形成されます。重なり氷は、雨や氷の亀裂から染み出した水によって氷の表面上に形成され、雪が積もると沈下することがよくあります。氷の膨張や風の作用によって氷が移動し、湖岸に押し寄せ、しばしば岸辺を構成する堆積物を押し出すと、氷の押し出しが発生します。^{[ 69 ]}

棚氷は、風によって運ばれた浮遊氷塊が風上側の岸に積み重なって形成されます。この種の氷は、薄い表面層の下に大きな気泡が含まれている場合があり、そのためその上を歩くのは特に危険です。^{[ 70 ]}歩行で渡るのが危険な腐った氷のもう 1 つの形態はキャンドル氷で、湖面に垂直な柱状に形成されます。しっかりとした水平構造がないため、人が落ちた場合、掴まるものがなく、自力で這い上がることができません。^{[ 71 ]}

水が滴り落ちて再び凍ると、地面に垂れ下がるつららや鍾乳石のような構造物が形成されることがあります。 ^{[ 92 ]}傾斜した屋根では、氷が蓄積すると氷のダムができ、融水が適切に排水されなくなり、損傷につながる漏水を引き起こす可能性があります。^{[ 93 ]}より一般的には、高い相対湿度によって水蒸気が表面に付着し、その後凍結すると、さまざまな形態の大気着氷、つまり霜が発生します。建物内では、これは断熱されていない窓の表面に氷として見られます。^{[ 94 ]}霜は、特に谷などの低地で、環境中によく見られます。^{[ 95 ]}南極では、気温が非常に低いため、静電気の引力が高まり、雪上の霜が風で吹かれるとくっついて、雪麿と呼ばれるタンブルウィードのような球状になります。^{[ 96 ]}

時には、水滴が氷ではなく霜として冷たい物体に結晶化する。軟霜は、閉じ込められた空気の割合が高いため、純粋な氷の4分の1から3分の2の密度を持ち^{、そのため}軟霜は白く見える。硬霜はより密度が高く、透明度が高く、船や航空機に発生しやすい。^{[ 98 ] [ 99 ]}冷たい風が物体に衝突すると、特に移流霜と呼ばれる現象を引き起こす。植物に発生すると、しばしば植物に損傷を与える。^{[ 100 ]}農作物を霜から守る方法は様々で、単に覆うことから、風力発生装置を使用することまである。^{[ 101 ] [ 102 ]}近年、灌漑用スプリンクラーは、植物への急激な温度ショックを避けるためにゆっくりと形成される氷の層を事前に作り出すのに十分な量の水を散布するように調整されており、また、その重みで損傷を与えるほど厚くならないようにしている。^{[ 101 ]}

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  2008年、霜で部分的に覆われた草地
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  ドイツ、ノルトライン＝ヴェストファーレン州ハウスデュルメンのアザミに霜が降りた。
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  霜に覆われた蜘蛛の巣
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  凍雨の後、落葉樹に氷が付着
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  シアトルの階段にできたつらら、1968年
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  窓についたシダの霜
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  雪の上に霜が降りている
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  南極、南極点基地のゆきまりも、2008年

氷は古くから冷却手段として重宝されてきた。紀元前400年頃、イランではペルシャの技術者たちが、夏の間砂漠で氷を貯蔵する技術を既に開発していた。冬の間、氷は貯水池や近隣の山々から大量に運ばれ、ヤフチャル（氷貯蔵庫を意味する）と呼ばれる、特別に設計された自然冷却式の冷蔵庫に貯蔵された。ヤフチャルは、砂、粘土、^{卵白、石灰、ヤギの毛、灰から作られた}サルージと呼ばれる特殊なモルタルでできた厚い壁（底部で少なくとも2メートル）を持つ、最大5000立方メートルもの大きな地下空間だった。このモルタルは熱伝導に強く、氷が溶けない程度に冷たく保つのに役立ち、また水も通さなかった。ヤフチャルには、夏の暑い時期でも内部温度を極寒レベルまで下げることができるカナート（地下水路）と風の集風システムが備えられていることが多かった。氷の用途の一つは、王族のための冷たいお菓子を作ることだった。^{[ 106 ] [ 107 ]} 

収穫

16世紀から17世紀のイングランドでは、テムズ川河口沿いの低地が冬に浸水し、荷車で氷を採取して断熱された木造の小屋に季節の変わり目に貯蔵し、大きなカントリーハウスによく設置された氷室に保管するという産業が盛んに行われていました。これは、遠方の海で捕れた魚を新鮮に保つために広く使われていました。この活動は、中国で同じものを見たイギリス人が真似したと言われています。1823年にはすでに、ノルウェーからイングランドに相当量の氷が輸入されていました。^{[ 108 ]}

米国では、最初の氷の貨物が1799年にニューヨーク市からサウスカロライナ州チャールストンに送られました^{[ 108 ]}。そして19世紀前半には、氷の採取は一大ビジネスとなりました。後に「氷王」として知られるようになったフレデリック・チューダーは、特に熱帯地方への長距離氷輸送のためのより優れた断熱製品の開発に取り組みました。これが氷貿易として知られるようになりました^{[ 109 ] 。}

トリエステはエジプト、コルフ島、ザンテ島に氷を送り、スイスはフランスに氷を送り、ドイツにはバイエルンの湖から氷が供給されることもあった。^{[ 108 ]} 1930年代から1994年まで、ハンガリー国会議事堂は冬にバラトン湖から採取した氷を冷房に使用していた。^{[ 110 ]}

氷室は冬にできた氷を貯蔵し、一年中氷を利用できるようにするために使われ、初期の冷蔵庫であるアイスボックスは、中に氷の塊を入れて冷却していた。多くの都市では、夏の間、定期的に氷を配達するサービスがあった。人工冷凍技術の出現により、氷の配達は時代遅れになった。^{[ 111 ]}

氷は今でも氷雪彫刻イベントのために採取されている。例えば、毎年ハルビン国際氷雪彫刻祭では、松花江の凍った表面からスイングソーを使って氷を採取している。^{[ 112 ]}

人工生産

人工的に氷を作る最も古い既知の書物による方法は、13世紀のアラブの歴史家イブン・アブ・ウサイビアが医学に関する著書『キタブ・ウユン・アル＝アンバ・フィ・タバカート・アル＝アティバ』の中で記したもので、イブン・アブ・ウサイビアはこの方法をさらに古い時代の著者イブン・バフタワイヒに帰しているが、その人物については何も知られていない。^{[ 113 ]}

氷は現在、食品の保存や加工、化学製品の製造、コンクリートの混合や養生、消費者向けまたは包装済みの氷など、さまざまな用途のために工業規模で生産されています。^{[ 114 ]}ほとんどの業務用製氷機は、さまざまな技術を使用して、フレーク、チューブ、プレートの 3 種類の基本的な氷を生産します。^{[ 114 ]}大型バッチ製氷機は、1 日あたり最大 75 トンの氷を生産できます。^{[ 115 ]} 2002 年、米国には 426 社の業務用製氷会社があり、出荷額の合計は 5 億 9548 万 7000 ドルでした。^{[ 116 ]}家庭用冷蔵庫にも、内蔵の製氷機で氷を作ることができ、通常は角氷または砕氷を作ります。このような装置の最初のものは、1965 年にFrigidaireによって発表されました。^{[ 117 ]}

道路に氷ができるのは冬によくある危険で、ブラックアイスは見えにくいため特に危険です。非常に透明で、特に日陰（つまり、より涼しく暗い）場所、例えば高架下などにできることが多いのです。^{[ 118 ]}

融点に近い温度で着氷性の雨や雪が降ると、車の窓に氷が付着するのはよくあることです。多くの場合、雪は溶けて再び凍り、雪を窓に「接着」する破片状の氷の層を形成します。この場合、凍った塊はアイススクレーパーで取り除くのが一般的です。^{[ 119 ]}十分に寒い天候では、車の窓の内側に薄い氷の結晶の層が形成されることもあります。1970年代と1980年代には、フォード・サンダーバードなどの一部の車両は、その結果として加熱式フロントガラスにアップグレードすることができました。この技術は高価で破損しやすいため廃れましたが、リアウィンドウデフロスターは維持費が安いため、より広く普及しています。^{[ 120 ]}

十分に寒い場所では、水面の氷の層が氷の道路を建設できるほど厚くなることがあります。一部の規制では、安全な最小厚さは、人の場合は4インチ (10 cm) 、スノーモービルの場合は7インチ (18 cm)、5 トン未満の自動車の場合は15インチ (38 cm)と規定されています。トラックの場合、有効厚さは積載量によって異なり、たとえば総重量 9 トンの車両には20インチ (51 cm)の厚さが必要です。注目すべきは、安全な最小厚さを満たす道路を走行する車両の速度制限は25 km/h (16 mph)ですが、道路の厚さが安全な最小値の 2 倍以上になると35 km/h (22 mph)まで上がることです。 ^{[ 121 ]}氷の上に鉄道が建設された例が知られています。^{[ 122 ]}            

ラドガ湖を横断する「生命の道」は、 1941年から1942年と1942年から1943年の冬に運用され、ドイツ北方軍集団によるレニングラード包囲を解くためにソ連が利用できる唯一の陸路でした。^{[ 123 ] : 76-80}トラックは何十万トンもの物資を市内に運び込み、何十万人もの市民が避難しました。^{[ 124 ]}現在は世界遺産に登録されています。^{[ 125 ]}

船舶にとって、氷は2つの異なる危険をもたらします。まず、飛沫や着氷性の雨によって船の上部構造に氷が付着し、不安定になり、転覆に至る可能性があります。^{[ 126 ]}以前は、乗組員が定期的に氷の付着を手作業で削り取る必要がありました。1980年代以降、除氷剤を散布したり、温水/蒸気ホースで氷を溶かしたりすることが一般的になりました。^{[ 127 ]}次に、氷山 （通常は氷河が海に達したときに形成される、水中に浮かぶ巨大な氷塊） は、航行中の船舶が衝突すると危険です。氷山は、多くの船舶の沈没の原因となっており、特にタイタニック号は有名です。^{[ 128 ]}

極地に近い港では、一年中氷がないことが重要な利点となります。例としては、ムルマンスク（ロシア）、ペツァモ（ロシア、旧フィンランド）、ヴァルドー（ノルウェー）などがあります。氷のない港は、砕氷船と呼ばれる特殊な船舶を使用して開通されます。^{[ 129 ]}砕氷船は、他の船舶のために海氷を貫通する航路を開通するためにも使用されます。他に選択肢がないと、「ポリニャ」または「リード」と呼ばれる開口部を見つけることしかできないためです。砕氷船の大規模な生産は19世紀に始まりました。初期の設計では、スプーン状または斜めの形状に補強された船首を備え、効果的に氷を砕いていました。後期の設計では、一般的な後部プロペラでは氷の中を効果的に操縦できなかったため、突き出た船首の下に前方プロペラを取り付けました。 ^{[ 129 ]}

航空機にとって、氷は多くの危険を引き起こす可能性があります。航空機が上昇すると、温度と湿度が異なる空気層を通過しますが、その中には氷の形成に適した層もあります。翼や操縦翼面に氷が形成されると、航空機の飛行特性に悪影響を与える可能性があります。1919年、大西洋横断無着陸飛行の際、イギリスの飛行士であるジョン・アルコック大尉とアーサー・ウィッテン・ブラウン中尉は、そのような着氷状態に遭遇しました。ブラウン中尉は操縦席を離れ、何度か翼に登って、操縦していたビッカース・ヴィミー 機のエンジン吸気口を覆っていた氷を取り除きました。^{[ 132 ]}

往復動内燃機関に関連する着氷の影響を受ける脆弱性の1つはキャブレターです。キャブレターを通してエンジンに空気が吸い込まれると、局所的な気圧が低下し、断熱冷却が発生します。したがって、湿度が高く氷点下に近い状況では、キャブレターはより冷たくなり、着氷する傾向があります。これにより、エンジンへの空気の供給が遮断され、エンジンが故障します。1969年から1975年の間に、このような事例が468件記録され、75機の航空機の損失、44人の死亡、202人の重傷が発生しました。^{[ 133 ]}そのため、キャブレター吸気ヒーターが開発されました。さらに、燃料噴射式の往復動エンジンは、そもそもキャブレターを必要としません。^{[ 134 ]}

ジェットエンジンではキャブレターの着氷は発生しませんが、ジェット燃料に本来含まれる水分が凍結して氷の結晶を形成し、エンジンへの燃料吸入口を詰まらせる可能性があります。この問題に対処するために、燃料ヒーターや除氷添加剤が使用されます。^{[ 135 ]}

氷は冬のレクリエーションや、アイススケート、ツアースケート、アイスホッケー、バンディ、氷上釣り、アイスクライミング、カーリング、ブルームボール、ボブスレー、リュージュ、スケルトンなどのそりレースといった多くのスポーツにおいて中心的な役割を果たしています。氷上で行われるさまざまなスポーツの多くは、4年ごとに開催される冬季オリンピックで国際的な注目を集めます。^{[ 136 ]}

小型ボートのような乗り物はブレードに取り付けられ、帆で氷上を進むことができる。このスポーツはアイスヨットとして知られ、何世紀にもわたって行われてきた。^{[ 137 ] [ 138 ]}もう一つの乗り物スポーツはアイスレースで、ドライバーは湖の氷上でスピードを出しながら、車両のスリップを制御しなければならない（ダートトラックレースと似ている部分もある）。このスポーツはアイスリンク向けに改良されている。^{[ 139 ]}

人間の活動による温室効果ガスの排出は地球のエネルギー収支のバランスを崩し、熱の蓄積を引き起こします。^{[ 151 ]}その熱の約90%は海洋の熱量に加算され、1%は大気中に保持され、3～4%は氷圏の大部分を融解させます。^{[ 151 ]}その結果、1994年から2017年の間に、世界中で28兆トンの氷が失われました。^{[ 150 ]} 最大の損失は北極海の海氷の減少（7.6兆トン）で、次いで南極の棚氷の融解（6.5兆トン）、山岳氷河の後退（6.1兆トン）、グリーンランド氷床の融解（3.8兆トン）、そして最後に南極氷床の融解（2.5兆トン）と南氷洋の海氷のわずかな減少（0.9兆トン）となっています。^{[ 150 ]}

海氷（アルキメデスの原理により既に水を押し出している）を除けば、これらの氷の減少は海面上昇（SLR）の主要な原因であり、将来的にさらに深刻化すると予想されている。特に、西南極氷床の融解は、浮遊する棚氷が消失し、氷河を支えられなくなるにつれて大幅に加速する可能性がある。これにより、十分に解明されていない海洋氷床の不安定化プロセスが引き起こされ、今世紀末に予想される海面上昇（将来の温暖化に応じて30cm（1フィート）から1m（3＋1/2フィート）の間）がさらに数十センチメートル上昇する可能性がある。^{[ 152 ]： 1302}    

グリーンランドと南極の氷の減少は大量の淡水融解水を生み出し、それぞれ大西洋子午面循環（AMOC）と南極海子午面循環を阻害する。^{[ 153 ]}この2つの熱塩循環は地球規模の気候にとって非常に重要である。大量の融解水が継続すると、どちらかの循環、あるいは両方の循環が深刻な混乱（「崩壊」に至る場合もある）を引き起こす可能性がある。いずれの事象も、気候システムの転換点の一例とみなされるだろう。なぜなら、それを元に戻すことは極めて困難だからである。^{[ 153 ]} AMOCは21世紀中に崩壊するとは一般的に予想されていないが、南極海循環については限られた情報しかない。^{[ 152 ] : 1214}

氷に関連する転換点のもう1つの例は、永久凍土の融解です。永久凍土に含まれる有機物は、融解して分解が始まるとCO2とメタンの排出を引き起こしますが_、 [ 153 ^]氷が溶けると地面が液状化し、かつての永久凍土の上に建てられたものはすべて崩壊します。2050年までに、このようなインフラの損失による経済的損害は数百億ドルに達すると予想されています。^{[ 154 ]}

将来、北極海は少なくとも数回の9月（氷が溶ける季節の終わり）に事実上すべての海氷を失う可能性が高いが、冬の間には氷の一部が再び凍結するだろう。つまり、地球温暖化が1.5 ℃（2.7 °F）の場合、氷のない9月は40年に1回発生する可能性が高いが、 2 ℃（3.6 °F）の場合は8年に1回、 3 ℃（5.4 °F）の場合は1.5年に1回発生するだろう。^{[ 156 ]}これは、氷のアルベドフィードバックにより、地域および地球規模の気候に影響を与えるだろう。氷は太陽エネルギーを強く反射するため、持続的な海氷被覆は局所的な気温を下げる。その氷被覆が溶けると、暗い海水がより多くの熱を吸収し始め、それが残りの氷を溶かすのにも役立つ。^{[ 159 ]}      

1992年から2018年の間に世界中で失われた海氷は、ほぼすべて北極で発生しており、同時期の温室効果ガス排出量の10%に匹敵する影響をすでに及ぼしている。 ^{[ 160 ]}毎年6月から9月（太陽が常に照っている極日）の間に北極の海氷がすべて消失した場合、北極の気温は1.5 ℃（2.7 °F）以上上昇し、世界全体の気温は約0.19 ℃（0.34 °F）上昇するだろう。^{[ 155 ]}    

^2100年までに、グリーンランドと南極大陸以外の山岳氷河の少なくとも 4 分の 1 が溶け、^極地以外の山岳にある氷冠は、地球温暖化が 2 °C (3.6 °F) に達してから約 200 年でほぼすべて失われる可能性が高い^。 [ 157 ] [ ^{158 ]西南極氷床は}非常に脆弱で、温暖化がそれ以上進まなくても消滅する可能性が高いが、完全に失われるまでには 2,000 年ほどかかる可能性がある。^{[ 163 ] [ 164 ] [ 165 ] [ 166 ] [ 157 ] [ 158 ]}グリーンランド氷床は、1.7 °C (3.1 °F)から2.3 °C (4.1 °F)の持続的な温暖化で消失する可能性が最も高いが、^{[ 167 ]}完全に消失するには約 10,000 年かかる。^{[ 157 ] [ 158 ]}最後に、東南極氷床は完全に溶けるまでに少なくとも 10,000 年かかり、そのためには5 °C (9.0 °F)から10 °C (18 °F)の温暖化が必要となる。^{[ 157 ] [ 158 ]}          

地球上の氷がすべて溶けると、海面は約70 m (229フィート 8インチ)上昇し、 ^{[ 168 ]}そのうち約53.3 m (174フィート 10インチ)は東南極によるものとなる。^{[ 58 ]}地殻均衡回復により、氷のない陸地は、平均してグリーンランドで 301 m (987フィート 6インチ) 、南極で494 m (1,620フィート 9インチ)高くなる。各陸塊の中央部では、それぞれ最大783 m (2,568フィート 11インチ)と 936 m (3,070フィート 10インチ)高くなる。^{[ 169 ]}西南極、山岳氷河、グリーンランド氷床の消失による地球の気温への影響は、それぞれ0.05 °C (0.090 °F)、0.08 °C (0.14 °F)、0.13 °C (0.23 °F)と推定されているが、^{[ 155 ]}東南極氷床の消失は気温を0.6 °C (1.1 °F)上昇させるだろう。^{[ 157 ] [ 158 ]}