Thermoclines kan også observeres i søer. I koldere klimaer fører dette til et fænomen kaldet stratificering. Om sommeren vil varmt vand, som er mindre tæt, sidde oven på koldere, tættere, dybere vand med en termoklin, der adskiller dem. Det varme lag kaldes epilimnion, og det kolde lag kaldes hypolimnion. Fordi det varme vand udsættes for solen i løbet af dagen, findes der et stabilt system, og der forekommer meget lidt Blanding af varmt vand og koldt vand, især i roligt vejr.
vægten bruges til at knytte hvert afsnit af stratifikationen til deres tilsvarende dybder og temperaturer. Pilen bruges til at vise vindens bevægelse over vandets overflade, som initierer omsætningen i epilimnion og hypolimnion.
et resultat af denne stabilitet er, at når sommeren slides, er der mindre og mindre ilt under termoklinen, da vandet under termoklinen aldrig cirkulerer til overfladen, og organismer i vandet nedbryder det tilgængelige ilt. Når vinteren nærmer sig, vil temperaturen på overfladevandet falde, da natkøling dominerer varmeoverførslen. Et punkt nås, hvor tætheden af det kølende overfladevand bliver større end tætheden af det dybe vand, og væltning begynder, når det tætte overfladevand bevæger sig ned under påvirkning af tyngdekraften. Denne proces er hjulpet af vind eller enhver anden proces (strømme for eksempel), der agiterer vandet. Denne effekt forekommer også i arktiske og antarktiske farvande, hvilket bringer vand til overfladen, som, selvom det er lavt i ilt, er højere i næringsstoffer end det oprindelige overfladevand. Denne berigelse af overfladenæringsstoffer kan producere blomster af fytoplankton, hvilket gør disse områder produktive.
da temperaturen fortsætter med at falde, kan vandet på overfladen blive koldt nok til at fryse, og søen/havet begynder at Is over. En ny termoklin udvikler sig, hvor det tætteste vand (4 liter C (39 liter F)) synker til bunden, og det mindre tætte vand (vand, der nærmer sig frysepunktet) stiger til toppen. Når denne nye stratificering etablerer sig, varer den, indtil vandet varmes nok til ‘forårsomsætningen’, som opstår, når isen smelter, og overfladevandstemperaturen stiger til 4 liter C. Under denne overgang kan der udvikles en termisk stang.
bølger kan forekomme på termoklinen, hvilket får dybden af termoklin målt på et enkelt sted til at svinge (normalt som en form for seiche). Alternativt kan bølgerne induceres af strømning over en hævet bund, der producerer en termoklinbølge, som ikke ændrer sig med tiden, men varierer i dybden, når man bevæger sig ind i eller mod strømmen.