Stratification lacustre

Photo : Banque mondiale

La densité de l’eau dépend de sa température. L’eau atteint sa plus forte densité (poids le plus élevé par unité de volume) à une température de 4ºC, et la densité diminue à mesure que la température augmente au-dessus de 4ºC. Dans certains lacs, diverses couches d’eau se forment en raison des différences dans la température et la densité de l’eau. C’est ce qu’on appelle la stratification thermique. Ce phénomène est le plus répandu dans les lacs des zones tempérées, mais il se produit aussi dans certains lacs tropicaux profonds (notamment, le lac Tanganyika), et a été observé dans le lac Victoria.1 Dans les zones tempérées où les températures saisonnières de l’air sont très variables — pour plus d’information, voir La température —, la stratification se produit en été et se désintègre en automne. Le mélange survient donc dans ces zones pendant l’automne et le printemps, lorsque la température des couches supérieures et inférieures tend à converger. Dans les lacs tropicaux, la stratification se produira plus vraisemblablement pendant la saison chaude et sèche, et les eaux se mélangent au cours de la saison plus fraîche des pluies. Dans le lac Victoria, la stratification se produit le plus communément entre septembre et mai. Si les variations de température par rapport à la profondeur sont mineures dans les lacs tropicaux par comparaison aux lacs tempérés, le taux de changement de densité par rapport à la température est plus fort à températures élevées si bien que de faibles variations de température peuvent engendrer la stratification thermique.

La densité de l’eau augmente aussi avec la salinité, de sorte que dans certains lacs, la stratification peut se produire par suite d’une variation de densité attribuable à une variation de salinité. Dans le lac Kivu, les effets de la densité des solutés sont plus prononcés que ceux de la température, ce qui entraîne une stratification thermique inversée, les couches d’eau plus chaude se trouvant alors dans les profondeurs.2

La couche supérieure, la moins dense et la plus chaude d’un lac stratifié s’appelle l’épilimnion. La zone de transition, où le taux de variation de la température en fonction de la profondeur est le plus élevé, s’appelle le métalimnion (ou thermocline). La couche la plus profonde, la plus dense et la plus froide s’appelle l’hypolimnion. En général, les différentes zones ne se mêlent pas pendant la stratification, ce qui affecte la répartition des solutés dissous, des gaz et des organismes aquatiques. Par exemple, les nutriments sont souvent faibles dans l’épilimnion, tandis qu’ils s’accumulent dans l’hypolimnion, alors que l’oxygène dissous est le plus élevé dans l’épilimnion et insuffisant dans l’hypolimnion.  

Dans un lac stratifié, la couche la plus chaude s’appelle l’épilimnion. Celle du milieu, où le taux de variation de la température est la plus élevée, s’appelle le métalimnion. Enfin, la couche la plus profonde, la plus dense et la plus froide s’appelle l’hypolimnion.

D’après Wetzel, 2001