waterdichtheid

om meerstratificatie te begrijpen, moeten we eerst de relatie tussen waterdichtheid en temperatuur aanpakken. Water is uniek omdat het dichter is als een vloeistof dan een vaste stof; daarom drijft ijs. Als het ijs zonk, zouden onze meren zich anders gedragen in de winter!

Water is het meest dicht bij 4 graden Celsius (39 F), en als water verwarmt of afkoelt wordt het minder dicht. Dit heeft gevolgen voor de structuur van een meer omdat het dichtere water zwaarder is en op de bodem van een meer ligt, terwijl het minder dichte water lichter is en over het algemeen op de top van het meer ligt.

Summer

in de zomer van Minnesota verwarmt de zon de bovenste laag van een meer, het epilimnion, waardoor het minder dicht wordt. De onderste laag van het meer, de hypolimnion, ontvangt geen zonlicht en blijft daarom koud. Omdat het epilimnion minder dicht is, drijft het bovenop het hypolimnion en mengen de twee zich niet. De thermocline is het scheidingsgebied tussen de bovenste en onderste lagen.

omdat het epilimnion het enige deel van het meer is dat zonlicht kan binnendringen, is het de plaats waar planten en algen groeien. Rond de kustlijn van een meer wordt het gebied waar zonlicht doordringt en vaatplanten groeien de kustzone genoemd. In het midden van het meer, de epilimnion is de thuisbasis van algen en zoöplankton.

wanneer algen en zoöplankton afsterven, zinken ze naar de bodem van het meer. In het benthos levende ongewervelden en microben recyclen en ontbinden dit dode materiaal. Dit recyclingproces verbruikt zuurstof. Omdat het meer zich in de zomer niet mengt, wordt het hypolimnion volledig afgesneden van het epilimnion en krijgt het geen verse toevoer van zuurstof. Daarom kunnen ze hypolimnion in de zomer anoxisch worden in een mesotroop of eutrofisch meer.

Fall

tijdens de val in Minnesota is het zonlicht minder sterk en worden de nachten koeler. Deze verandering in het seizoen zorgt ervoor dat de epilimnion afkoelt. Aangezien het water in het epilimnion afkoelt, is het dichtheidsverschil tussen het epilimnion en hypolimnion niet zo groot. Wind kan dan de lagen mengen. Bovendien, wanneer het epilimnion afkoelt wordt het dichter en zinkt naar het hypolimnion, het mengen van de lagen. Door deze menging kunnen zuurstof en voedingsstoffen over de hele waterkolom worden verdeeld.

Winter

in de winter in Minnesota zijn de meren bedekt met ijs. Onder het ijs kan het water zich niet mengen omdat het niet wordt blootgesteld aan de wind. Het grootste deel van de hypolimnion blijft 4 graden Celsius (39 F). Er zit een dun laagje water onder het ijs dat kouder is dan 4C en daardoor minder dicht. Deze dunne laag water drijft de hele winter bovenop het hypolimnion, maar deze stratificatie is niet zo stabiel als in de zomer omdat het dichtheidsverschil veel kleiner is. Dit fenomeen wordt omgekeerde stratificatie genoemd omdat koeler water bovenop warmer water zit.

zoals in de zomer wordt het hypolimnion afgesneden van zuurstof, zodat bij de afbraak in het benthos de zuurstof wordt opgebruikt. Wanneer de hypolimnion wordt anoxisch in de winter het heet winter doden omdat vissen en andere levende organismen die zuurstof nodig hebben sterven. Bovendien, wanneer de bodem van het meer anoxisch is, veroorzaken chemische processen op het raakvlak sediment/water dat fosfor uit de sedimenten wordt vrijgegeven. Wanneer het ijs in het voorjaar smelt en het meer zich weer vermengt, voedt deze verhoogde fosfor algengroei.

Spring

In de lente in Minnesota smelt het ijs van het meer, neemt de wind op en mengt het meer zich weer. Dit heet spring turnover. Zuurstof en voedingsstoffen krijgen verspreid door de waterkolom als het water mengt. Dan, als het weer warmer wordt, warmt het oppervlaktewater weer op en zet de zomerstratificatie op.

De meeste meren in Minnesota worden beschouwd als dimictisch, wat betekent dat ze twee keer per jaar mengen-lente en herfst. Ondiepe plassen gedragen zich anders en kunnen vaker mengen.