Les caractéristiques physiques des lacs
La caractéristique physique la plus importante de la majorité des lacs est leur profil de températures, en particulier les changements de température avec la profondeur. Le profil vertical de la température peut être mesuré à l’aide de réseaux de sondes de température déployés soit depuis un bateau, soit depuis une plate-forme fixe. Les techniques de télédétection sont de plus en plus utilisées pour observer les modèles de température dans l’espace et, en particulier, pour identifier les panaches thermiques associés à la pollution thermique.
En été, l’eau de nombreux lacs se stratifie en une couche supérieure plus chaude, appelée épilimnion, et une couche inférieure plus froide, appelée hypolimnion. La stratification joue un rôle majeur dans le mouvement des nutriments et de l’oxygène dissous et a un effet de contrôle important sur l’écologie des lacs. Entre les couches, il existe généralement une zone de changement de température très rapide appelée thermocline. Lorsque le lac commence à se refroidir à la fin de l’été, l’eau de surface plus froide a tendance à couler car elle a une plus grande densité. Il en résulte finalement un renversement de la stratification et un mélange des couches. La variation de la température en fonction de la profondeur est généralement beaucoup plus faible en hiver. Certains lacs, appelés lacs dimictiques, peuvent également présenter un renversement printanier après la fonte de la couverture de glace, car l’eau a une densité maximale à 4 °C.
Une deuxième caractéristique importante des lacs est la façon dont la disponibilité de la lumière change avec la profondeur. La lumière diminue de façon exponentielle (comme décrit par la loi de Beer) en fonction de la turbidité de l’eau. À la profondeur de compensation, la lumière disponible pour la production photosynthétique est tout juste compensée par l’énergie perdue dans la respiration. Au-dessus de cette profondeur se trouve la zone euphotique, mais en dessous, dans la zone aphotique, le phytoplancton – le niveau le plus bas dans le système écologique d’un lac – ne peut pas survivre à moins que les organismes soient capables de migrer verticalement.
Les modèles de dépôt de sédiments dans les lacs dépendent des taux d’apport dans les eaux entrantes et des courants de subsurface et de la topographie. Des sondages répétitifs du lit du lac peuvent être utilisés pour étudier les schémas de sédimentation. La télédétection de la turbidité des eaux de surface a également été utilisée pour déduire les taux de sédimentation, comme dans le lac artificiel Nasser en Egypte. Dans certaines parties du monde où les taux d’érosion sont élevés, la vie opérationnelle des réservoirs peut être réduite de façon spectaculaire en les remplissant de sédiments.