als warmte altijd omhoog gaat waarom is dan altijd het bovenste laagje van het ijs bevroren?

Als de lucht een temperatuur meebrengt van vriezen dan wordt de bovenste laag van het water zo sterk afgekoeld dat het ijs wordt. Aangezien het water onder het ijs vloeibaar is heeft dit geen inwerking op het vriesproces.

Opstijgende warmte is altijd in gasvorm.
Ijsvorming is afkoeling van een vloeistof (water). Dat kan niet opstijgen. De koude lucht die boven het water hangt bevriest het bovenste waterlaagje. Water bevriest dus van boven naar beneden

De koude hangt op de grond op ligt op de grond dus ook op het water. Daardoor wordt het bovenste laagje van het water kouder dan er onder en wil het bevriezen. Dit koude water zal naar beneden gaan in het water zodat het warme boven komt. Deze lichte cirulatie maakt het water geleidelijk aan kouder.
IS er weinig tot geen beweging/stroming in het water dan gaat er een ijslaag bovenin vormen door al deze koude want het gewicht van een liter bevroren water is lichter dan dat van een liter water. Alle bevroren deeltjes water drijven boven in en gewoon water zal er onder blijven (kijk maar naar ijsklontjes en ijsbergen). Hierna zal het steeds kouder geworden waardoor de bovenlaag nog sneller afkoelt en in zijn geheel zal bevriezen. Als het heel lang koud is en/of heel erg lage temperaturen dan wordt het ijs steeds dikker. Te veel beweging/stroming en het water zal aan de bovenkant niet (zo snel) bevriezen of niet dik worden maar wel kouder worden.

Het is niet juist dat 'warmte altijd omhoog gaat'. Het heeft te maken met de dichtheid van een stof. Van de meeste stoffen is de dichtheid kleiner bij hogere temperaturen en groter bij lagere. Daarom zal de warme stof op de koude gaan 'drijven', dus opstijgen.
Water vormt daarop een merkwaardige uitzondering. De dichtheid van ijs is namelijk lager dan die van water en dus drijft ijs op water in plaats van andersom.

Toegevoegd na 5 minuten:
Vloeibaar water gedraagt zich wel 'normaal', het omslagpunt waarbij de dichtheid van water niet langer afneemt maar gaat toenemen bij lagere temperaturen ligt, meen ik, bij +4 graden C .

Warmte gaat niet omhoog. Warmte gaat alle kanten op via geleiding en straling. Een warm gas heeft een lagere dichtheid waardoor warme gassen stijgen.
Water van 4 graden heeft de laagste dichtheid. Als het water afkoelt doordat het buiten vriest, dan is het water op de bodem altijd 4 graden. Hoe hoger je gaat, hoe kouder het wordt. Ijs heeft bovendien een veel lagere dichtheid dan water, waardoor het ijs drijft op het water.
Hierdoor kunnen organismen in de winter overleven in het water onder het ijs.

warme lucht gaat omhoog, maar o.a. bij water gaat deze stelling niet op :)

water met een temp van 4 graden heeft de grootste dichtheid en is het zwaarst.
water met een andere temp. komt hier als het ware (in lagen) bovenop te liggen, waarbij de koudste laag het lichtst is en boven de warmere laag/lagen komt te liggen.

bij natuurijs bv is het zo dat de bovenste laag water dan voldoende afkoelen om te bevriezen.

hoewel de waterlagen kunnen verschuiven, elkaar kunnen verwarmen en afkoelen zal na verloop van tijd de koudste boven komen te liggen. (o.a. daardoor bevriest water niet helemaal na 1 nacht vorst)

om die reden bevriezen bv diepere wateren niet volledig zolang de factoren aanwezig zijn waardoor een bepaalde de temp van 4 graden kan behouden, of warme waterlagen af kunnen laten koelen tot 4 graden.

dit is even een simpele en algemene uitleg.
er zijn nog veel meer factoren die van invloed kunnen zijn op ijsvorming. (zie bron)