Des thermoclines peuvent également être observées dans les lacs. Dans les climats plus froids, cela conduit à un phénomène appelé stratification. Pendant l’été, de l’eau chaude, moins dense, s’assiéra au-dessus d’une eau plus froide, plus dense et plus profonde avec une thermocline les séparant. La couche chaude s’appelle l’épilimnion et la couche froide s’appelle l’hypolimnion. Parce que l’eau chaude est exposée au soleil pendant la journée, un système stable existe et très peu de mélange d’eau chaude et d’eau froide se produit, en particulier par temps calme.
Les écailles sont utilisées pour associer chaque section de la stratification à leurs profondeurs et températures correspondantes. La flèche est utilisée pour montrer le mouvement du vent sur la surface de l’eau, ce qui initie le retournement dans l’épilimnion et l’hypolimnion.
Un résultat de cette stabilité est qu’à mesure que l’été se prolonge, il y a de moins en moins d’oxygène sous la thermocline car l’eau sous la thermocline ne circule jamais à la surface et les organismes présents dans l’eau épuisent l’oxygène disponible. À l’approche de l’hiver, la température de l’eau de surface baissera à mesure que le refroidissement nocturne dominera le transfert de chaleur. Un point est atteint où la densité de l’eau de surface de refroidissement devient supérieure à la densité de l’eau profonde et le renversement commence lorsque l’eau de surface dense descend sous l’influence de la gravité. Ce processus est facilité par le vent ou tout autre processus (courants par exemple) qui agite l’eau. Cet effet se produit également dans les eaux arctiques et antarctiques, amenant de l’eau à la surface qui, bien que pauvre en oxygène, est plus riche en nutriments que l’eau de surface d’origine. Cet enrichissement des nutriments de surface peut produire des fleurs de phytoplancton, rendant ces zones productives.
Au fur et à mesure que la température continue de baisser, l’eau à la surface peut devenir suffisamment froide pour geler et le lac / océan commence à geler. Une nouvelle thermocline se développe là où l’eau la plus dense (4 ° C (39 ° F)) descend vers le bas, et l’eau la moins dense (l’eau qui s’approche du point de congélation) monte vers le haut. Une fois cette nouvelle stratification établie, elle dure jusqu’à ce que l’eau se réchauffe suffisamment pour le « renouvellement printanier », qui se produit après la fonte des glaces et la température de l’eau de surface s’élevant à 4 ° C. Pendant cette transition, une barre thermique peut se développer.
Des ondes peuvent se produire sur la thermocline, provoquant une oscillation de la profondeur de la thermocline mesurée à un seul endroit (généralement sous forme de seiche). Alternativement, les ondes peuvent être induites par un écoulement sur un fond surélevé, produisant une onde thermocline qui ne change pas avec le temps, mais varie en profondeur au fur et à mesure que l’on entre ou contre l’écoulement.