Zdrojem tepelné energie ve vodách je sluneční radiace (infračervená oblast), geotermální zdroj a antropický faktor. S teplotou a teplotním rozvrstvením vody souvisí hustota a viskozita vody. U hlubokých nádrží probíhá tzv. stratifikace. Terminologii teplotní stratifikace zavedl v roce 1910 BIRGE, který rozlišil na nádržích 4 období (viz obr. 1), období jarní cirkulace, letní stratifikace, podzimní cirkulace a zimní stagnace.

Na jaře po roztátí ledu, za spolupůsobení větru a proudění, dochází k neustálému promíchávání vodního sloupce. Teplota vody je v celém vodním sloupci konstantní, blíží se teplotě 4 °C. Toto období je označováno jako jarní cirkulace a trvá krátkou dobu.

Oteplováním svrchních vrstev a ustálením klimatických podmínek dochází k teplotní stratifikaci. Oteplovaná voda má nižší hustotu, tudíž se udržuje v horních vrstvách, zatímco chladnější voda se zaklesává do hlubších vrstev. V tomto období (letní stratifikace) se v nádrži vytvoří dva systémy vrstev oddělené teplotní skočnou vrstvou, horní vrstva je označována jako epilimnion a spodní vrstva jako hypolimnion. Teplotní skočná vrstva, neboli termoklina či metalimnion, je definována jako vrstva, kde dochází k poklesu teploty o 1 °C na 1 m. Skočná vrstva se tvoří nejprve jako nejasná hranice ve větších hloubkách. V letním období se epilimnion zvětšuje a skočná vrstva má kompenzační vliv na biologickou produkci, navíc chrání hypolimnion před rázovými vlivy z hladiny. Ve skočné vrstvě dochází ke snížení rychlosti usazování částic, čímž se příznivě ovlivňuje průběh biochemických reakcí, zejména oxidačních procesů. Epilimnion a hypolimnion se promíchávají, pohyb proudění v obou vrstvách je obrácen ve směru proti sobě. Vlivem poklesu teploty vzduchu a působením větru dochází k promíchávání epilimnia, který se ochlazuje do té doby, dokud nedoje k promíchání celého objemu nádrže a naruší se stratifikace.

Před podzimní cirkulací se skočná vrstva zmenšuje a zanořuje do hloubky. Podzimní cirkulace má opačný charakter než jarní období, dochází ke snížení teploty vody až na 4 °C. Dalším ochlazováním svrchních vrstev nastává období zimní stagnace s inverzním charakterem, který je dán anomální závislostí hustoty vody na teplotě. Nejnižší teplota je na hladině nádrží (vytváří se led) a nejvyšší je u dna (4 °C, což je teplota, při které má voda nejvyšší hustotu). Tato vlastnost vody umožňuje vodním živočichům přežívat u dna v zimním období. Snížením teploty a postupným zamrznutím biotopu se zpomaluje rychlost metabolismu organismů a současně klesá i potřeba kyslíku. Fyziologické rozmezí teplot je od 0 °C do 40 °C. Mráz snáší některé organismy vyloučením vody z těla či zahuštěním tělesných tekutin (červi, škeble, plži, larvy hmyzu). Skokani a ropuchy přežívají mráz díky vysokému obsahu glykolu.

Jarní a podzimní cirkulace vody ruší některé fyzikálně chemické závislosti, které se vytvářejí během letní a zimní stagnace vody. Promíchává se celý objem vodního sloupce, ze spodních vrstev se vymývá nejen živý, ale i mrtvý fytoplankton a ovlivňuje se chemismus celé nádrže. Ovlivnění není markantní, protože na jaře se ve vodách vyskytuje menší množství fytoplanktonu. Naproti tomu v silně eutrofizovaných nádržích dochází v období zimní stagnace až k úplnému vyčerpání kyslíku díky probíhajícím hnilobným procesům, způsobených přísunem organicky rozložitelného substrátu. Na jedné lokalitě byla pozorována tenká vrstva pod ledem tvořená sinicí rodu Microcystis.

Výše popsaný model teplotní stratifikace probíhá v hlubokých nádržích situovaných v mírném pásmu, nádrže jsou dimiktické, protože se promíchají dvakrát do roka. Nádrže holomiktické (polární a tropická jezera) nevytvářejí zřetelnou stratifikaci, celý objem nádrže se promíchává. Může u nich docházet k monomixii, u polárních v létě a u tropických v zimě. Nádrže amiktické se nepromíchávají vůbec.

Zcela specifickým případem je chemická stratifikace, která je dána vlivem obsahu solí ve vodě. Nádrže jsou meromiktické, rozdělené na horní vrstvu mixolimnion, spodní monimolimnion a střední vrstva je chemoklina.

 

---

Obr. 1: Teplotní stratifikace dimiktické nádrže zachycují čtyři období.

  Grafy souvislostí do úrovně:      I       II       III