thermocline kan ook worden waargenomen in meren. In koudere klimaten leidt dit tot een fenomeen dat stratificatie wordt genoemd. In de zomer zal warm water, dat minder dicht is, bovenop kouder, dichter, dieper water zitten met een thermocline die ze scheidt. De warme laag wordt het epilimnion genoemd en de koude laag wordt het hypolimnion genoemd. Omdat het warme water overdag aan de zon wordt blootgesteld, bestaat er een stabiel systeem en ontstaat er zeer weinig vermenging van warm water en koud water, vooral bij rustig weer.
de schalen worden gebruikt om elk deel van de stratificatie te associëren met hun overeenkomstige diepten en temperaturen. De pijl wordt gebruikt om de beweging van de wind over het oppervlak van het water te tonen, die de turnover in het epilimnion en hypolimnion initieert.
een resultaat van deze stabiliteit is dat naarmate de zomer vordert, er steeds minder zuurstof onder de thermocline zit, aangezien het water onder de thermocline nooit naar het oppervlak circuleert en organismen in het water de beschikbare zuurstof uitputten. Als de winter nadert, zal de temperatuur van het oppervlaktewater dalen als nachtelijke koeling de warmteoverdracht domineert. Er wordt een punt bereikt waar de dichtheid van het koeloppervlak water groter wordt dan de dichtheid van het diepe water en het kantelen begint als het dichte oppervlaktewater onder invloed van de zwaartekracht naar beneden beweegt. Dit proces wordt ondersteund door wind of een ander proces (stromingen bijvoorbeeld) dat het water beweegt. Dit effect treedt ook op in Arctische en Antarctische wateren, waardoor water naar het oppervlak komt dat, hoewel weinig zuurstof bevat, meer voedingsstoffen bevat dan het oorspronkelijke oppervlaktewater. Deze verrijking van oppervlaktevoedingsstoffen kan bloeien van fytoplankton produceren, waardoor deze gebieden productief zijn.
naarmate de temperatuur blijft dalen, kan het water aan de oppervlakte koud genoeg worden om te bevriezen en begint het meer/de oceaan te bevriezen. Een nieuwe thermocline ontwikkelt zich waar het dichtste water (4 °C) naar de bodem zinkt, en het minder dichte water (water dat het vriespunt nadert) naar de top stijgt. Zodra deze nieuwe stratificatie zich heeft gevestigd, duurt het tot het water voldoende opwarmt voor de ‘veeromzet’, die optreedt nadat het ijs smelt en de temperatuur van het oppervlaktewater stijgt tot 4 °C. Tijdens deze overgang kan zich een thermische bar ontwikkelen.
golven kunnen voorkomen op de thermocline, waardoor de diepte van de thermocline zoals gemeten op een enkele locatie oscilleren (meestal als een vorm van seiche). Afwisselend, de golven kunnen worden opgewekt door stroming over een verhoogde bodem, het produceren van een thermocline golf die niet verandert met de tijd, maar varieert in diepte als men beweegt in of tegen de stroming.