Fysiska egenskaper hos sjöar
Den viktigaste fysiska egenskapen hos flertalet sjöar är deras temperaturmönster, i synnerhet temperaturförändringarna med djupet. Temperaturens vertikala profil kan mätas med hjälp av matriser av temperatursonder som placeras ut antingen från en båt eller från en stationär plattform. Fjärranalysmetoder används i allt större utsträckning för att observera temperaturmönster i rymden och i synnerhet för att identifiera de termiska plymer som är förknippade med termisk förorening.
Under sommaren skiktas vattnet i många sjöar i ett varmare övre skikt, som kallas epilimnion, och ett kallare undre skikt, som kallas hypolimnion. Skiktningen spelar en viktig roll för rörelsen av näringsämnen och löst syre och har en viktig styrande effekt på sjöns ekologi. Mellan skikten finns vanligtvis en zon med mycket snabba temperaturförändringar som kallas termoklinen. När sjön börjar svalna i slutet av sommaren tenderar det kallare ytvattnet att sjunka eftersom det har större densitet. Så småningom resulterar detta i en omvälvning av skiktningen och en blandning av lagren. Temperaturförändringen med djupet är i allmänhet mycket mindre på vintern. Vissa sjöar, så kallade dimiktiska sjöar, kan också uppvisa en våromvälvning efter att istäcket har smält, eftersom vattnet har en maximal densitet vid 4 °C.
En annan viktig egenskap hos sjöar är det sätt på vilket tillgången på ljus förändras med djupet. Ljuset minskar exponentiellt (vilket beskrivs av Beers lag) beroende på vattnets turbiditet. Vid kompensationsdjupet motsvaras det ljus som är tillgängligt för fotosyntetisk produktion precis av den energi som går förlorad i andning. Ovanför detta djup är den eufotiska zonen, men under detta i den aphotiska zonen kan fytoplankton – den lägsta nivån i en sjös ekologiska system – inte överleva om organismerna inte har förmåga till vertikal migration.
Mönstren för sedimentavlagring i sjöar beror på tillförseln av inkommande vatten och på strömmar och topografi under ytan. Upprepade sonderingar av sjöbotten kan användas för att undersöka sedimentationsmönster. Fjärranalys av ytvattnets turbiditet har också använts för att ta reda på hur snabbt sedimenteringen sker, som i den konstgjorda Nasser-sjön i Egypten. I vissa delar av världen där erosionstakten är hög kan reservoarernas livslängd minskas dramatiskt om de fylls med sediment.