Почему вода не замерзает под толстым слоем льда? (тема: теплопроводность)

Потому, что лед в данном случае «работает» как термоизоляция, температура воды, которая непосредственно соприкасается со льдом — 0 градусов, а нижележащие слои имеют уже плюсовую температуру (до +4 градусов), поэтому толщина льда может нарастать при понижении температуры воздуха за счет этого самого слоя воды, который прилегает ко льду, но вся толща воды не промерзнет. Или промерзнет, если только температура воздуха над водоемом будет все время понижаться.