Температурная стратификация — это температурный уровень воды, распределяющийся по глубине водоема. Являясь одним из основных гидрологических режимов функционирования водоема, температурная стратификация может иметь как кратковременный, так и сезонный характер. Вместе с теплообменом в разных слоях водоема одновременно производится обогащение озера кислородом и питательными веществами, необходимыми для развития флоры и фауны.
Температура воды в озере может нарастать как от дна водоема к его поверхности, так и наоборот. В зависимости от этого различают прямую и обратную стратификации соответственно. Водоемы с прямой стратификацией в течение всего календарного года называются теплыми, а с обратной – холодными. Однако большинство озер на территории Российской Федерации, расположены в условиях умеренного климата, и поэтому имеют сложную температурную стратификацию.
Как правило, такие «сложные» озера имеют температурный режим, привязанный к одному из четырех сезонов. Весенний и летний период характеризуются нагреванием, а осенний и зимний – охлаждением воды. В зимнее время года, под толщей дна присутствует обратная стратификация. Если под кромкой льда температура воды колеблется около 0°С, то у дна она варьируется в пределах 3–4°С. В весенний период стратификация водоема меняется на прямую. Солнечные лучи нагревают верхнюю толщу воды, в результате чего поверхностей слой оказывается теплее более глубоких. При этом нарушается вертикальная плотность водных слоев озера и происходит теплообмен. Более плотная теплая вода опускается вниз, а менее плотная и холодная поднимается к поверхности. В результате конвективного вертикального перемешивания создаются условия для обновления воды в озере.
В летний период на поверхности озера образуется слой самой прогретой воды, который называется эпилимнион. Сразу под ним, располагается слой температурного скачка, который именуется металимнион. Наконец под этим слоем, расположена основная толща воды озера именуемая гиполимнион. Как правило, именно гиполимнион сохраняет стабильное значение температуры, которая даже в летний период отличается умеренными показателями. Если верхний слой имеет температуру в 20-25°С, то гиполимнион обычно сохраняет значения в 5–6°С. В условиях прямой стратификации устанавливается и характерный газообмен водоема. Содержание кислорода О2 больше у поверхности водоема, тогда как углекислый газ СО2, скапливается у дна.
Осенью температура поверхностного слоя снижается. Конвективные процессы начинают протекать в обратном направлении. Как только нижние слои оказываются теплее верхних, начинается активное вертикальное перемешивание. Осенний и весенний период характерны наличием гомотермии, то есть возникновением условий вертикального перемешивания воды в результате контрастного температурного дисбаланса.
В зимний период, когда температура верхнего слоя достигает отметок ниже 0°С происходит замерзание верхнего слоя с образованием ледяной корки. При этом температура придонных слоев составляет 3°-4°С. Тем самым основная толща воды не подвержена промерзанию (при условиях достаточной глубины водоема), сохраняя живые организмы в безопасности.
Сильное ветровое воздействие может способствовать более эффективному вертикальному перемешиванию и кратковременному изменению температурной стратификации водоема. Также вертикальное перемешивание может достигать самого дна, если глубины водоема не достаточно для формирования объемного слоя гиполимнион.
