Wasserdichte

Um die Schichtung des Sees zu verstehen, müssen wir zuerst die Beziehung zwischen der Wasserdichte und der Temperatur untersuchen. Wasser ist insofern einzigartig, als es als Flüssigkeit dichter ist als als Feststoff. Wenn Eis sank, würden sich unsere Seen im Winter ganz anders verhalten!Wasser ist am dichtesten bei 4 Grad Celsius (39 F), und wenn Wasser sich erwärmt oder abkühlt, wird es weniger dicht. Dies hat Auswirkungen auf die Struktur eines Sees, da das dichtere Wasser schwerer ist und sich am Grund eines Sees befindet, während das weniger dichte Wasser leichter ist und sich im Allgemeinen oben auf dem See befindet.

Sommer

Im Sommer in Minnesota erwärmt die Sonne die oberste Schicht eines Sees, das Epilimnion, wodurch es weniger dicht wird. Die untere Schicht des Sees, das Hypolimnion, erhält kein Sonnenlicht und bleibt daher kalt. Da das Epilimnion weniger dicht ist, schwimmt es auf dem Hypolimnion und die beiden vermischen sich nicht. Die Thermolinie ist der Trennbereich zwischen der oberen und der unteren Schicht.

Da das Epilimnion der einzige Teil des Sees ist, in den Sonnenlicht eindringen kann, wachsen dort Pflanzen und Algen. Rund um die Küste eines Sees wird der Bereich, in dem Sonnenlicht eindringt und Gefäßpflanzen wachsen, als Küstenzone bezeichnet. In der Mitte des Sees ist das Epilimnion die Heimat von Algen und Zooplankton.

Wenn Algen und Zooplankton sterben, sinken sie auf den Grund des Sees. Im Benthos lebende Wirbellose und Mikroben recyceln und zersetzen dieses tote Material. Dieser Recyclingprozess verbraucht Sauerstoff. Da sich der See im Sommer nicht vermischt, ist das Hypolimnion vollständig vom Epilimnion abgeschnitten und erhält keine frische Sauerstoffversorgung. Daher können sie Hypolimnion im Sommer in einem mesotrophen oder eutrophen See anoxisch werden.

Herbst

Im Herbst in Minnesota ist das Sonnenlicht nicht so stark und die Nächte werden kühler. Dieser Saisonwechsel lässt das Epilimnion abkühlen. Da das Wasser im Epilimnion abkühlt, ist der Dichteunterschied zwischen Epilimnion und Hypolimnion nicht so groß. Sie können dann die Schichten mischen. Wenn das Epilimnion abkühlt, wird es dichter und sinkt zum Hypolimnion, wodurch die Schichten gemischt werden. Durch diese Vermischung können Sauerstoff und Nährstoffe über die gesamte Wassersäule verteilt werden.

Winter

Im Winter in Minnesota sind die Seen mit Eis bedeckt. Unter dem Eis kann sich das Wasser nicht vermischen, da es keinem Wind ausgesetzt ist. Der größte Teil der Hypolimnion bleibt 4 Grad Celsius (39 F). Unter dem Eis befindet sich eine dünne Wasserschicht, die kälter als 4C und daher weniger dicht ist. Diese dünne Wasserschicht schwimmt den ganzen Winter über auf dem Hypolimnion, aber diese Schichtung ist nicht ganz so stabil wie im Sommer, da der Dichteunterschied viel geringer ist. Dieses Phänomen wird als inverse Schichtung bezeichnet, da kühleres Wasser auf wärmerem Wasser sitzt.

Wie im Sommer ist das Hypolimnion vom Sauerstoff abgeschnitten, so dass bei der Zersetzung im Benthos Sauerstoff verbraucht wird. Wenn das Hypolimnion im Winter anoxisch wird, wird es Wintertötung genannt, weil Fische und andere lebende Organismen, die Sauerstoff benötigen, sterben. Wenn der Grund des Sees anoxisch ist, führen chemische Prozesse an der Sediment-Wasser-Grenzfläche dazu, dass Phosphor aus den Sedimenten freigesetzt wird. Wenn das Eis im Frühjahr schmilzt und sich der See wieder vermischt, fördert dieser erhöhte Phosphor das Algenwachstum.

Spring

Im Frühling in Minnesota schmilzt das Eis vom See, der Wind nimmt zu und der See vermischt sich wieder. Dies wird als Frühlingsumsatz bezeichnet. Sauerstoff und Nährstoffe werden in der gesamten Wassersäule verteilt, wenn sich das Wasser vermischt. Wenn das Wetter wärmer wird, erwärmt sich das Oberflächenwasser wieder und bildet eine Sommerschichtung.Die meisten Seen in Minnesota gelten als dimiktisch, was bedeutet, dass sie sich zweimal im Jahr vermischen – Frühling und Herbst. Flache Seen verhalten sich anders und können sich häufiger vermischen.