lago dimíctico

Una vez que el hielo se derrite, la columna de agua puede mezclarse por el viento. En lagos grandes, la columna de agua superior suele estar por debajo de 4  °C cuando el hielo se derrite, por lo que la primavera se caracteriza por una mezcla continua por convección impulsada por el sol, ^{[ 4 ] [ 5 ]} hasta que la columna de agua alcanza los 4  °C. En lagos pequeños, el período de mezcla primaveral puede ser muy breve, ^{[ 6 ]} por lo que la mezcla primaveral suele ser mucho más corta que la mezcla otoñal. A medida que la columna de agua superior se calienta por encima de los 4  °C, comienza a desarrollarse una estratificación térmica .

Durante el verano, los flujos de calor de la atmósfera hacia un lago calientan las capas superficiales. Esto da como resultado que los lagos dimícticos tengan una fuerte estratificación térmica, con un epilimnio cálido separado del hipolimnio frío por el metalimnio. Dentro del metalimnio hay una termoclina , generalmente definida como la región donde los gradientes de temperatura superan 1  °C/m. ^{[ 7 ]} Debido al gradiente de densidad estable, la mezcla se inhibe dentro de la termoclina, ^{[ 8 ]} lo que reduce el transporte vertical de oxígeno disuelto . Si un lago es eutrófico y tiene una alta demanda de oxígeno del sedimento, el hipolimnio en los lagos dimícticos puede volverse hipóxico durante la estratificación de verano, como se observa a menudo en el lago Erie .

Durante la estratificación estival, se observa que la mayoría de los lagos experimentan ondas internas debido al aporte de energía de los vientos. Si el lago es pequeño (menos de 5  km de longitud), el período de la seiche interna se predice bien mediante las fórmulas de Merian. ^{[ 9 ]} Las ondas internas de largo período en lagos más grandes pueden verse influenciadas por las fuerzas de Coriolis (debido a la rotación de la Tierra). Se espera que esto ocurra cuando el período de la seiche interna se vuelva comparable al período inercial local , que es de 16,971 horas a una latitud de 45 °N (enlace a la utilidad de Coriolis). En lagos grandes (como el lago Simcoe , el lago Ginebra , el lago Michigan o el lago Ontario ), las frecuencias observadas de seiches internas están dominadas por ondas de Poincaré ^{[ 10 ] [ 11 ]} y ondas de Kelvin . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

A finales del verano, la temperatura del aire desciende y la superficie de los lagos se enfría, lo que da lugar a una capa de mezcla más profunda, hasta que en algún momento la columna de agua se vuelve isotérmica y, por lo general, presenta un alto contenido de oxígeno disuelto. Durante el otoño, la combinación del viento y el descenso de la temperatura del aire mantiene la columna de agua mezclada. El agua continúa enfriándose hasta que la temperatura alcanza los 4  °C. A menudo, la mezcla otoñal puede durar entre 3 y 4 meses.

Después de que la columna de agua alcanza la temperatura de máxima densidad a 4 °C, cualquier enfriamiento posterior produce agua menos densa debido a la no linealidad de la ecuación de estado del agua . El comienzo del invierno es, por lo tanto, un período de reestratificación. ^{[ 14 ]} Si hay relativamente poco viento, o el lago es profundo, solo se forma una capa delgada de agua fría flotante sobre aguas más densas de 4 °C y el lago estará "crioestratificado" una vez que se forme el hielo. ^{[ 15 ]} Si el lago experimenta fuertes vientos o es poco profundo, entonces toda la columna de agua puede enfriarse a cerca de 0 °C antes de que se forme el hielo, estos lagos más fríos se denominan "criomícticos". ^{[ 15 ]} Una vez que se forma hielo en un lago, los flujos de calor de la atmósfera se detienen en gran medida y las condiciones crioestratificadas o criomícticas iniciales se fijan en gran medida. El desarrollo de la estratificación térmica durante el invierno se define entonces por dos períodos: Invierno I e Invierno II. ^{[ 16 ]} Durante el período de principios del invierno de Invierno I el flujo de calor principal se debe al calor almacenado en el sedimento; Durante este período, el lago se calienta desde abajo formando una capa profunda de  agua a 4 °C. ^{[ 16 ]} A finales del invierno, el hielo superficial comienza a derretirse y, con el aumento de la duración del día, aumenta la luz solar que penetra a través del hielo hacia la columna de agua superior. Por lo tanto, durante el invierno II, el principal flujo de calor ahora proviene de arriba, y el calentamiento provoca la formación de una capa inestable, lo que resulta en convección impulsada por el sol. ^{[ 5 ] [ 17 ] [ 3 ]} Esta mezcla de la columna de agua superior es importante para mantener el plancton en suspensión, ^{[ 18 ] [ 3 ] [ 19 ]} lo que a su vez influye en el momento de las floraciones de algas bajo el hielo y en los niveles de oxígeno disuelto. ^{[ 20 ] [ 3 ]} Las fuerzas de Coriolis también pueden volverse importantes en el impulso de los patrones de circulación debido al calentamiento diferencial por la radiación solar. ^{[ 21 ]} El período invernal de los lagos es probablemente el menos estudiado, ^{[ 22 ]} pero la química y la biología siguen siendo muy activas bajo el hielo. ^{[ 23 ]}