Почему горные реки не замерзают даже суровой зимой?

Коротко: горные реки чаще всего не покрываются сплошным льдом даже в сильные морозы из-за быстрого течения и турбулентности, постоянного притока более тёплых подземных вод и того, что часть их потенциальной энергии превращается в тепло при бурном падении по уклону. Лёд либо не успевает образоваться, либо его тут же ломает.

Подробно по причинам:

1. Высокая скорость и турбулентность
   Лёд начинается с тонкой «корочки» и кристалликов на поверхности. В быстро текущей воде поверхность непрерывно перемешивается: зародившиеся кристаллы уносятся, сталкиваются с камнями, дробятся. Сплошной ледяной покров просто не успевает сформироваться.

2. Большой уклон → механическая энергия греет воду
   Падая по уступам и перекатам, вода теряет потенциальную энергию, которая в итоге рассеивается как тепло. Оценка простая: на каждый метр падения на 1 кг воды приходится около 9,8 Дж, что даёт ~0,0023 °C нагрева. За 300–500 м суммарного перепада это уже порядка 0,7–1,2 °C — немного, но в «борьбе за ноль» это важно.

3. Постоянный приток грунтовых вод плюсовой температуры
   В горных районах много источников и ключей. Подземные воды зимой обычно выходят при +2…+6 °C и подмешиваются к речному потоку. Это поддерживает температуру воды около 0…+4 °C, особенно на участках ниже по течению от притоков-родников.

4. Перемешивание «тёплых» нижних слоёв к поверхности
   У пресной воды максимальная плотность при ~+4 °C. В спокойной реке самый холодный (около 0 °C) слой остаётся сверху и замерзает. В бурном потоке турбулентность всё время подтягивает более плотную и чуть тёплую воду снизу к поверхности, мешая образованию устойчивого льда.

5. Рельеф и русло «ломают» лёд
   Каменистое дно, пороги, завихрения, частые резкие сужения/расширения русла создают сдвиговые напряжения, которые разрушают даже уже схватившийся тонкий лёд. Если корка и появляется ночью в тихих заводях, днём её срывает и уносит.

Что важно понимать нюансами:
• «Совсем не замерзают» — преувеличение. В горных реках часто образуются припай вдоль берегов, забереги, шуга (мелкие кристаллики льда), наледь на мелководьях и «языки» льда в тихих плёсах.
• При экстремально низких температурах возможны якорный лед (лёд, прирастающий к камням со дна) и временные перемерзания отдельных спокойных участков. Но сплошного, прочного ледяного покрова на всём русле обычно не бывает именно из-за перечисленных факторов.

Итого: быстрое течение + уклон (нагрев за счёт потерь энергии) + тёплые подземные притоки + постоянное перемешивание — вот почему горные реки в большинстве случаев остаются открытыми даже в суровую зиму.