Først dannes veldig tynn is som inneholder mindre salt enn sjøvann, men mye mer salt enn eldre sjøis. Så vokser isen til førsteårsis som er mellom en halv og 2 meter tykk, avhengig av når på året isen ble dannet og forholdene under frysingen. Hvis isen overlever en sommer i polområdene, blir den to- eller flerårsis. Sjøis skrues ofte opp av vind og havstrømmer. To isflak som støter sammen, kan resultere i skrugarder som er flere meter høye og hundrevis av meter lange. Isen ved skrugardene kan være mer enn 20 meter tykk.

Sjøisen er viktig for klimasystemet i Arktis. Den fungerer som et isolerende lokk på havoverflaten og kan gi store temperaturforskjeller mellom lufta over isen og sjøvannet under isen. En isdekket havoverflate reflekterer også det meste av innstrålt lys fra sola (og dermed også energien) tilbake til verdensrommet (høy albedo), mens en mørk havoverflate uten is absorberer (”svelger”) mesteparten av energien (lav albedo). Området som er dekket av sjøis i Arktis varierer stort mellom sommer og vinter. Om vinteren er vanligvis hele Nordpolbassenget og deler av havene rundt Nordpolbassenget (for eksempel Barentshavet) dekket av is.

Albedo

Evnen en overflate har til å reflektere sollys kalles albedo. Dersom en flate reflekterer alt innstrålt lys har den en albedo på 1, mens en flate som absorberer all innkommende stråling har en albedo på 0. Sjøis og snø er eksempel på flater som har høy albedo.

Dersom havisdekket i Arktis reduseres betyr det at total albedo reduseres (mindre innstråling reflekteres, mer strålingsenergi absorberes) noe som gjør at oppvarminga av overflate og hav øker. Denne økte oppvarminga kan i sin tur føre til økt avsmelting, som reduserer albedo ytterligere, osv. osv. En slik situasjon defineres som en positiv (eller selvforsterkende) tilbakekoblingsmekanisme.

I detalj skjer denne prosessen på ulike størrelsesskalaer. Selv om forskjellige typer snø ser ganske like ut på avstand kan det være store forskjeller i kornstørrelse og transparens av snø. Gammel, "varm" snø med store snøkorn reflekterer mindre stråling enn ny, finkornet snø. Slik kan omdanning av finkornet snø til grovkornet snø akselereres pga. albedo-tilbakekoblingsmekanismen. Tynne eller transparente snølag slipper gjennom mer lys enn det tykke, finkornede snølag gjør, og dermed skjer issmelting pga. solstråling raskere når snøen forandres og smeltes.

I større skala skjer prosessen tilsvarende; åpent vann i råker mellom isflak absorberer energien i solstrålinga, temperaturen i havvannet øker, noe som smelter isflakene rundt og gjør råkene større.

Hvordan måle og observere sjøis?

Isutbredelsen i Arktis overvåkes nøye av forskere. Satellittdata gir informasjon om isutbredelse hver dag. Fra disse observasjonene vet man at isutbredelsen i Arktis er redusert siden slutten av 1970-tallet. Dette gjelder spesielt minimumsutbredelsen om sommeren. Det har blitt observert flere minimumsrekorder i isutbredelsen de siste årene, den siste i 2007. Mange diskusjoner i sammenheng med klimaendringer handler om de observerte endringer i sjøisutbredelse. Men det er innlysende at for å kunne si noe mer nøyaktig om isforholdene, må man også kunne si noe om isens tykkelse, ikke bare utbredelsen.

Istykkelsesmålingene gjøres både med hjelp av direkte boringer og elektromagnetiske målinger på isen. Typiske tykkelser for førsteårsisen på isstasjonene ved det siste toktet i Framstredet var rundt 1,50 meter. Det ble i tillegg målt istykkelser fra helikopter med en elektromagnetisk sonde (”EM-bird”) som hang under helikopteret. På denne måten ble det totalt målt mer enn 1500 km linjer med istykkelser.

Observasjonsområdet for disse flyvningene strekker seg fra 3,5 grader øst til 14,0 grader vest, 77,5 grader nord til 80,5 grader nord. Disse istykkelsesmålingene i Framstredet representerer et unikt datasett, og de inngår i internasjonalt koordinerte aktiviteter under Polaråret. For eksempel ble det i april og mai gjort tilsvarende flyvninger nord for Alaska, nord for Canada og nord for Sibir.

For smelteprosesser i snø og is og for livsforhold for organismer i og under isen er det avgjørende hvor mye lys som reflekteres av isoverflaten, og hvor mye som trenger gjennom isen. Ved hjelp av optiske målinger kan det tallfestes hvordan lyset reflekteres fra overflaten. Med instrumentene brukt under toktene i Framstredet ble det målt verdier for utvalgte bølgelengder (farger) av det innstrålte og det reflekterte lyset. I tillegg ble det målt lysgjennomtrengning i isen, både ved å senke instrumenter ned i borehull gjennom isen og ved å benytte dykkere som svømte med lyssensorer under isen. Det er flere faktorer som styrer hvor mye lys som når vannet under isen. Både snøtykkelse og snøkornstørrelse, istykkelse og istyper, samt mengden isalger som lever i isen, har betydning. Prøvetaking av isen med parallelle målinger i snø og is vil senere hjelpe oss å tolke de optiske målingene. Det er fortsatt knyttet stor usikkerhet til endringene i de optiske egenskapene til is og snø, og hvordan dette bidrar til endringer i isen i Arktis. Både observasjoner og beregninger peker imidlertid på at den såkalte ”albedo tilbakekoblingsmekanismen” er en joker når det gjelder klimarelaterte endringer i havisen.

Foreløpige observasjoner og resultater

Det generelle inntrykket fra systematiske observasjoner fra skipsbroen under det siste toktet i april og mai 2008 er at havisen i Framstredet er i endring. Det ble stort sett observert førsteårsis og ung is, og lite flerårsis. Allerede på et tilsvarende iAOOS tokt i april 2007 var den største andelen av isen førsteårsis. Dette står i sterk kontrast til tidligere, der en stor del av isen i Framstredet har bestått av tykk flerårsis.

Det er naturlig å se disse observasjonene i sammenheng med den nylige minimumsrekorden i utbredelse av is om sommeren (september) i Arktis. Store isfrie områder forrige sommer resulterte i store arealer med førsteårsis denne vinteren, noe som nå gjenspeiles i issituasjonen i Framstredet.

I tillegg til denne generelle observasjonen gjorde toktets lengde over seks uker det mulig å observere sesongmessige endringer i is- og snødekke. Mens lufttemperaturen i den første delen av toktet lå rundt -15 °C, var det mot slutten av toktet bare noen få grader under null. Samtidig stod sola en god del høyere på himmelen. Disse sesongendringene førte til endring i snøen, smelteprosesser, og endringer i havisbiologien.