Вода не замерзает под толстым слоем льда, потому что лёд в данном случае "работает", как термоизоляция, температура воды, которая непосредственно соприкасается со льдом -0, а нижележащие слои имеют уже плюсовую температуру (до +4) , поэтому толщина льда может нарастать при понижении температуры воздуха за счёт этого самого слоя воды, который прилегает ко льду, но вся толща воды (если, конечно, она достаточно большая) не промёрзнет. или промерзнет, если только температура воздуха над водоёмом будет все время понижаться.
