Termokliner kan också observeras i sjöar. I kallare klimat leder detta till ett fenomen som kallas stratifiering. Under sommaren kommer varmt vatten, som är mindre tätt, att sitta ovanpå kallare, tätare, djupare vatten med en termoklin som skiljer dem. Det varma skiktet kallas epilimnion och det kalla skiktet kallas hypolimnion. Eftersom det varma vattnet utsätts för solen under dagen finns ett stabilt system och mycket liten blandning av varmt vatten och kallt vatten uppstår, särskilt i lugnt väder.
skalorna används för att associera varje sektion av stratifieringen till deras motsvarande djup och temperaturer. Pilen används för att visa vindens rörelse över vattenytan, vilket initierar omsättningen i epilimnion och hypolimnion.
ett resultat av denna stabilitet är att när sommaren bär på, finns det mindre och mindre syre under termoklinen eftersom vattnet under termoklinen aldrig cirkulerar till ytan och organismer i vattnet bryter ut det tillgängliga syret. När vintern närmar sig kommer ytvattnets temperatur att sjunka när nattkylning dominerar värmeöverföringen. En punkt nås där densiteten hos det kylande ytvattnet blir större än densiteten hos det djupa vattnet och vältning börjar när det täta ytvattnet rör sig ner under påverkan av tyngdkraften. Denna process stöds av vind eller någon annan process (strömmar till exempel) som agiterar vattnet. Denna effekt förekommer också i arktiska och antarktiska vatten, vilket ger vatten till ytan som, även om den är låg i syre, är högre i näringsämnen än det ursprungliga ytvattnet. Denna berikning av ytnäringsämnen kan producera blommor av fytoplankton, vilket gör dessa områden produktiva.
När temperaturen fortsätter att sjunka kan vattnet på ytan bli tillräckligt kallt för att frysa och sjön/havet börjar Isa över. En ny termoklin utvecklas där det tätaste vattnet (4 kg c (39 kg f)) sjunker till botten och det mindre täta vattnet (vatten som närmar sig fryspunkten) stiger till toppen. När denna nya stratifiering etablerar sig, varar den tills vattnet värms tillräckligt för ’våromsättningen’, som inträffar efter att isen smälter och ytvattentemperaturen stiger till 4 C. Under denna övergång kan en termisk bar utvecklas.
vågor kan uppstå på termoklinen, vilket gör att termoklinens djup mätt på en enda plats svänger (vanligtvis som en form av seiche). Alternativt kan vågorna induceras av flöde över en upphöjd botten, vilket ger en termoklinvåg som inte förändras med tiden, men varierar i djup när man rör sig in i eller mot flödet.