Stratifikasi danau: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:Lake Stratification (11).svg|al=I. The Epilimnion II. The Metalimnion III. The Hypolimnion The scales are used to associate each section of the stratification to their corresponding depths and temperatures. The arrow is used to show the movement of wind over the surface of the water which initiates the turnover in the epilimnion and the hypolimnion.|jmpl|Danau dikelompokkan menjadi tiga bagian terpisah:I. ''[[Epilimnion]]''

II. ''[[:en:Thermocline|Metalimnion]]''

III. ''[[:en:Hypolimnion|Hypolimnion]]''

'''Stratifikasi danau''' adalah kecenderungan danau untuk memisahkan dan membedakan lapisan [[suhu]] pada saat [[cuaca]] hangat. Biasanya stratifikasi danau memperlihatkan tiga lapisan yang berbeda, [[Epilimnion|epiliminion]] terdiri dari lapisan hangat atas, ''[[Termoklin|tremoklin]] (atau [[Termoklin|metalimnion]]''): adalah lapisan tengah, yang dapat berubah kedalaman sepanjang hari, dan [[hipolimnion]] yang lebih dingin memiliki luas sampai dasar danau.

Stratifikasi suhu danau mengacu kepada perubahan dalam suhu pada ke yang berbeda di danau, dan terjadi karena tingkat ketebalan air bervariasi dengan suhu . <ref name=":6">{{cite web |title=Density Stratification |url=http://www.waterontheweb.org/under/lakeecology/05_stratification.html |website=waterontheweb.org}}</ref> Air dingin lebih padat daripada air hangat dan epilimnion biasanya berisi air yang tidak setebal dengan air di hipolimnion. <ref name=":0">{{cite web|title=Lake Lanier Turnover Facts {{!}} Department Of Natural Resources Division|url=https://georgiawildlife.com/lake-lanier-turnover-facts|website=georgiawildlife.com|access-date=19 Oktober 2022}}</ref> Bagaimanapun juga, suhu ketebalan maksimal untuk [[air tawar]] adalah 4 [[Celsius|°C]]. Di daerah panas dimana air danau memanas dan mendingin selama pergantian musim, sebuah pola perputaran terjadi yang terulang-ulang dari tahun ke tahun dan pada saat yang bersamaan ketebalan air dingin di permukaan air danau menurun (lihat kestabilan dan ketidakstabilan stratifikasi). Sebagai contoh, dalam danau [[dimiktik]] air danau berbalik selama [[musim semi]] dan [[musim gugur]]. Proses ini terjadi lebih lambat di air yang lebih dalam dan sebagai hasilnya, bartermal[[batang termal]] akan terbentuk. Jika stratifikasi air bertahan lama, maka danau menjadi [[Meromiktik|meromiktik''.'']]<ref name=":6" />

Di danau-danau yang dangkal, stratifikasi menjadi [[epilimnion]], [[metalimnion]], dan [[:en:Epilimnion|hipolimnion]] sering tidak terjadi, karena angin dan pendinginan menyebabkan pencampuran yang rutin sepanjang tahun. Danau-danau ini disebut sebagai [[polimiktik]]. Tidak ada kedalaman yang pasti yang dapat membedakan polimiktik dan stratifikasi danau, terlepas dari kedalaman, yang juga dipengaruhi oleh kekeruhan, permukaan danau, dan iklim.<ref>{{cite journal|last1=Kirillin|first1=G.|last2=Shatwell|first2=T.|date=2016|title=Generalized scaling of seasonal thermal stratification in lakes|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825216302379?via%3Dihub|journal=Earth-Science Reviews|volume=161|pages=179–190|doi=10.1016/j.earscirev.2016.08.008}}</ref>

Pencampuran air danau (contohnya [[polimiktik]], dimiktik, dan [[meromiktik]]) <ref>{{cite journal|last1=Lewis Jr.|first1=William M.|date=1983|title=A Revised Classification of Lakes Based on Mixing|journal=Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences|volume=40|issue=10|pages=1779–1787|doi=10.1139/f83-207}}</ref> menggambarkan pola tahunan dari stratifikasi danau yang terjadi di kebanyakan tahun. Namun, kejadian-kejadian jangka pendek dapat mempengaruhi stratifikasi danau juga. [[Gelombang panas]] dapat menyebabkan periode stratifikasi tercampur, danau-danau dangkal, <ref>{{cite journal|last1=Wilhelm|first1=Susann|last2=Adrian|first2=Rita|date=2007|title=Impact of summer warming on the thermal characteristics of a polymictic lake and consequences for oxygen, nutrients and phytoplankton|journal=Freshwater Biology|volume=0|issue=0|pages=071004210218001–???|doi=10.1111/j.1365-2427.2007.01887.x}}</ref> saat pencampuran, seperti badai atau pengaliran sungai besar, dapat memecahkan stratifikasi. <ref>{{cite journal|last1=Yang|first1=Bernard|last2=Wells|first2=Mathew G.|last3=McMeans|first3=Bailey C.|last4=Dugan|first4=Hilary A.|last5=Rusak|first5=James A.|last6=Weyhenmeyer|first6=Gesa A.|last7=Brentrup|first7=Jennifer A.|last8=Hrycik|first8=Allison R.|last9=Laas|first9=Alo|date=2021|title=A New Thermal Categorization of Ice‐Covered Lakes|journal=Geophysical Research Letters|volume=48|issue=3|doi=10.1029/2020GL091374|last10=Pilla|first10=Rachel M.|last11=Austin|first11=Jay A.|last12=Blanchfield|first12=Paul J.|last13=Carey|first13=Cayelan C.|last14=Guzzo|first14=Matthew M.|last15=Lottig|first15=Noah R.|last16=MacKay|first16=Murray D.|last17=Middel|first17=Trevor A.|last18=Pierson|first18=Don C.|last19=Wang|first19=Junbo|last20=Young|first20=Joelle D.}}</ref> Penelitian terbaru menunjukkan bahwa danau-danau [[dimiktik]] yang diselimuti [[es]] setiap [[musim]] dapat digambarkan sebagai “[[dikriostratifikasi]]” atau “[[kriomitik]]” menurut stratifikasi musim dingin mereka. <ref name=":1" /> Danau-danau terdiskriostratifikasidestratifikasi menunjukkan stratifikasi terbalik di dekat permukaan es dan mempunyai suhu kedalaman rata-rata mendekati 44[[Celsius|°C]], sedangkan danau-danau [[kriomiktik]] tidak mempunyai [[termoklin]] dibawah es dan mempunyai suhu kedalaman rata-rata pada musim dingin dekat dengan 0[[Celsius|°C]]. <ref name=":7">{{Cite journal|last=Yang|first=Bernard|last2=Wells|first2=Mathew G.|last3=McMeans|first3=Bailey C.|last4=Dugan|first4=Hilary A.|last5=Rusak|first5=James A.|last6=Weyhenmeyer|first6=Gesa A.|last7=Brentrup|first7=Jennifer A.|last8=Hrycik|first8=Allison R.|last9=Laas|first9=Alo|date=2021|title=A New Thermal Categorization of Ice‐Covered Lakes|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL091374|journal=Geophysical Research Letters|language=en|volume=48|issue=3|doi=10.1029/2020GL091374|issn=0094-8276}}</ref> Akumulasi dari [[Karbon dioksida|karbondioksida]] yang larut di ketiga danau [[meromiktik]] di [[Afrika]] ([[Danau Nyos]] dan [[Danau Monoun]] di [[Kamerun]] dan [[Danau Kivu]] di [[Rwanda]]) berpotensi berbahaya karena jika salah satu danau ini terpicu untuk [[erupsi]]Letusan limnik|letusan ''limnik'',]] jumlah [[karbon dioksida]]karbondioksida yang sangat besar dapat lepas dari danau dengan cepat dan menggantikan [[oksigen]] yang dibutuhkan untuk hidup oleh manusia dan binatang-binatang di area sekitar.<ref name=":7" />

Di ketinggian sedang, banyak danau yang menjadi terstratifikasi selama musim panas berbulan-bulan terdestrifikasidestratifikasi pada saat cuaca yang lebih dingin dan berangin dengan cara permukaan tercampur oleh angin yang menjadi penggerak penting pada proses ini. Inifenomena ini sering di disebutdikenal sebagai “pergantian [[musim gugur]]”gugur”. Pencampuran [[hipolimnium]] dengan air danau yang tercampur mensirkulasikan kembali nutrisi, khususnya [[Senyawa fosfor|senyawa ''fosfor'']], yang terjebak di dalam [[:en:Epilimnion|hipolimnion]] pada saat cuaca hangat. Kejadian ini juga menimbulkan resiko penurunan [[oksigen]] karena [[:en:Epilimnion|hipolimnion]] yang sudah lama terbentuk dapat menjadi ''anoksik'' atau sangat rendah [[oksigen]].<ref name=":1" />

Pencampuran danau dapat bergeser karena peningkatan suhu air. Beberapa danau dimiktik dapat menjadi danau [[monomiktik]], sementara danau [[monomiktik]] dapat menjadi [[meromiktik]], sebagai hasil dari peningkatan [[suhu]].<ref name=":1">{{cite journal|last1=Woolway|first1=R. Iestyn|last2=Merchant|first2=Christopher J.|date=2019|title=Worldwide alteration of lake mixing regimes in response to climate change|journal=Nature Geoscience|volume=12|issue=4|pages=271–276|doi=10.1038/s41561-019-0322-x}}</ref>

Berbagai macam jenis peralatan aerasi telah digunakan untuk mendestratifikasi suhu danau, terutama dana-danau yang memiliki oksigen rendah dan [[Alga|alga-alga]] mekar yang tidak diinginkan. <ref>{{cite book |last1=Cooke, G. Dennis; Welch |first1=Eugene B.; Peterson, Spencer; Nichols, Stanley A., eds |title=Restoration and management of lakes and reservoirs |date=2005 |publisher=CRC Press |location=Boca Raton, FL |isbn=9781566706254 |page=616 |edition=3rd}}</ref> Bahkan, sumber daya alam dan pengurus-pengurus lingkungan sering berhadapan dengan masalah-masalah yang disebabkan oleh danau dan kolam stratifikasidestratifikasi ''[[termal]]''. <ref>{{cite journal |last1=Lackey |first1=Robert T. |title=A TECHNIQUE FOR ELIMINATING THERMAL STRATIFICATION IN LAKES |journal=Journal of the American Water Resources Association |date=Februari 1972 |volume=8 (3) |issue=1 |page=589–599 |pages=46–49 |doi=10.1111/j.1752-1688.1972.tb05092.x}}</ref> Ikan-ikan mati dikaitkan secara langsung dengan perbedaan [[termal]]'','' stagnasi, dan penutup es. <ref>{{cite journal |last1=Lackey |first1=Robert T. |last2=Holmes |first2=Donald W. |title=Evaluation of Two Methods of Aeration to Prevent Winterkill |journal=The Progressive Fish-Culturist |date=Juli 1972 |volume=34 |issue=3 |pages=175–178 |doi=10.1577/1548-8640(1972)34[175:EOTMOA]2.0.CO;2}}</ref>

Pertumbuhan [[Plankton|''plankton'']] yang berlebihan dapat membatasi kegunaanpenggunaan dana-danau untuk rekerasi dan penggunaan umum air danau. Dengan beberapa stratifikasi termal di danau, [[Kualitas air|kualitasi air]] minum juga dengan berbeda-beda dapat terpengaruh. <ref name=":0" /> Untuk bidang perikanan, distribusi spasial ikan dalam sebuah danau seringkali terpengaruh oleh stratifikasi termal dan dalam beberapa kasus dapat secara tidak langsung menyebabkan kematian besar pada ikan-ikan penting. <ref name=":2" /> Salah satu alat yang umum digunakan untuk mengurangi permasalahan pengaturan danau-danau ini adalah dengan menghilangkan atau mengurangi stratifikasi termal melalui [[termalaerasi]] melalui pengisian angina. <ref name=":2" />Pengisian anginAerasi telah sukses dalam beberapa kasus, walaupun sangat jarang disetujuiterbukti untuk menjadi solusi tepat. <ref name=":3" />

Setiap danau mempunyai set pencampuran yang dipengarui oleh [[morfometri]] dan keadaan lingkungan. Akan tetapi, perubaan-perubahan yang disebabkaan oleh penggunaan daratan oleh manusia menyebabkan perubahan, peningkatan [[suhu]] dan perubahan pada pola [[cuaca]] juga telah mengganti ketepatan waktu dan intensitifitas stratifikasi di danau-danau seluruh dunia. <ref name=":3">{{cite journal|last1=Kraemer|first1=Benjamin M.|last2=Anneville|first2=Orlane|last3=Chandra|first3=Sudeep|last4=Dix|first4=Margaret|last5=Kuusisto|first5=Esko|last6=Livingstone|first6=David M.|last7=Rimmer|first7=Alon|last8=Schladow|first8=S. Geoffrey|last9=Silow|first9=Eugene|date=2015|title=Morphometry and average temperature affect lake stratification responses to climate change: LAKE STRATIFICATION RESPONSES TO CLIMATE|journal=Geophysical Research Letters|volume=42|issue=12|pages=4981–4988|doi=10.1002/2015GL064097|last10=Sitoki|first10=Lewis M.|last11=Tamatamah|first11=Rashid|last12=Vadeboncoeur|first12=Yvonne|last13=McIntyre|first13=Peter B.}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Kraemer|first1=Benjamin M.|last2=Anneville|first2=Orlane|last3=Chandra|first3=Sudeep|last4=Dix|first4=Margaret|last5=Kuusisto|first5=Esko|last6=Livingstone|first6=David M.|last7=Rimmer|first7=Alon|last8=Schladow|first8=S. Geoffrey|last9=Silow|first9=Eugene|date=2015|title=Morphometry and average temperature affect lake stratification responses to climate change: LAKE STRATIFICATION RESPONSES TO CLIMATE|journal=Geophysical Research Letters|volume=42|issue=12|pages=4981–4988|doi=10.1002/2015GL064097|last10=Sitoki|first10=Lewis M.|last11=Tamatamah|first11=Rashid|last12=Vadeboncoeur|first12=Yvonne|last13=McIntyre|first13=Peter B.}}</ref> Perubahan-perubahan ini dapat mengubah ikan, [[Zooplankton|''zooplankton'']], dan komposisi komunitas [[Fitoplankton|''fitoplankton'']], sebagai tambahan untuk membuat [[gradien]] yang nantinya merubah kesediaan [[oksigen]] dan [[nutrisi]] yang larut.<ref name=":2">{{cite journal|last1=Edlund|first1=Mark|last2=Almendinger|first2=James|last3=Fang|first3=Xing|last4=Hobbs|first4=Joy|last5=VanderMeulen|first5=David|last6=Key|first6=Rebecca|last7=Engstrom|first7=Daniel|date=2017|title=Effects of Climate Change on Lake Thermal Structure and Biotic Response in Northern Wilderness Lakes|journal=Water|volume=9|issue=9|pages=678|doi=10.3390/w9090678}}</ref>

Ada beberapa perubahan-perubahan dalam daratan manusia yang mempengaruhi stratifikasi danau dan kondisi air. Ekspansi perkotaan berujung pada konstruksi jalanan dan rumah-rumah yang dekat dengan danau-danau yang dulunya terisolasi, terkadang menyebabkan limpasan dan polusi meningkat. Adanya materi-materi tertentu di tubuh danau dapat merendahkan kejernihan air, menyebabkan stratifikasi [[termal]] yang lebih kuat dan merendahkan kolom suhu rata-rata air secara keseluruhan, yang pada akhirnya mempengaruhi timbulnya lapisan es. <ref name=":4">{{cite journal|last1=Heiskanen|first1=Jouni J.|last2=Mammarella|first2=Ivan|last3=Ojala|first3=Anne|last4=Stepanenko|first4=Victor|last5=Erkkilä|first5=Kukka‐Maaria|last6=Miettinen|first6=Heli|last7=Sandström|first7=Heidi|last8=Eugster|first8=Werner|last9=Leppäranta|first9=Matti|date=2015|title=Effects of water clarity on lake stratification and lake‐atmosphere heat exchange|journal=Journal of Geophysical Research: Atmospheres|volume=120|issue=15|pages=7412–7428|doi=10.1002/2014JD022938|last10=Järvinen|first10=Heikki|last11=Vesala|first11=Timo|last12=Nordbo|first12=Annika}}</ref> Kualitas air juga dapat dipengaruhi oleh limpasan air [[Garam (kimia)|garam]] dari jalanan dan [[trotoar]], yang sering membuat lapisan garam bentik yang mengganggu pencampuran permukaan air secara [[Vertikal dan horizontal|vertikal]]. Terlebih lagi, lapisan garam dapat mencegah larutan [[oksigen]] untuk mencapai dasar ''sedimen'', mengurangi daur ulang [[Fosfor|''fosfor'']] dan mempengaruhi komunitasi [[mikroba|''mikroba'']].<ref name=":5">{{cite journal|last1=Novotny|first1=Eric V.|last2=Stefan|first2=Heinz G.|date=2012|title=Road Salt Impact on Lake Stratification and Water Quality|journal=Journal of Hydraulic Engineering|volume=138|issue=12|pages=1069–1080|doi=10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000590}}</ref>

Dalam skala global, peningkatan suhu dan perubahan pola [[cuaca]] dapat mempengaruhi stratifikasi danau. Peningkatan suhu [[udara]] mempunyai efek yang sama dengan tubuh danau saat terjadi perubahan fisik di lokasi [[Geografi|geografis]], dengan zona [[Tropika|tropis]] menjadi sangat sensitif. <ref name=":5" /><ref name=":4" /> Intensitasi dan cakupan dampak tergantung pada lokasi dan [[morfometri]] danau, tetapi dalam beberapa kasus bisa menjadi sangat fatal sehingga membutuhkan klasifikasi ulang dari [[monomiktik]] ke [[dimictic]] (sebagai contohnya ''Danau Great Bear'').<ref name=":5" /> Secara menyeluruh, stratifikasi danau terlihat lebih stabil dengan [[termoklin]] yang lebih dalam, dan [[suhu]] rata-rata danau sebagai determinan utama dalam tanggapan stratifikasi terhadap perubahan suhu.<ref name=":4" /> Selanjutnya, nilai kehangatan permukaan jau lebih besar dari pada nilai kehangatan di dasar danau, dan sekali lagi mengindikasikan stratifikasi termal lebih kuat diseluruh danau.

Perubahan-perubahan terhadap pola stratifikasi juga dapat mengubah komposisi komunitas [[ekosistem]] danau. Di danau dangkal, suhu yang meningkat dapat mengubah [[diatom]] komunitas, sementara di danau yang dalam, perubahan ditunjukkan dengan bagian tubuh pada lapisan [[klorofil|''klorofil'']] dalam. Perubahan-perubahan dalam pencampuran pola dan peningkatan kesediaan [[nutrisi]] juga dapat mempengaruhi komposisi [[spesies]] dan jumlah [[Zooplankton|''zooplankton'']], sementara ketersediaan [[nutrisi]] yang berkurang bisa merugikan untuk komunitas [[bentik]] dan [[habitat]] ikan.<ref>{{Cite journal|last=Edlund|first=Mark|last2=Almendinger|first2=James|last3=Fang|first3=Xing|last4=Hobbs|first4=Joy|last5=VanderMeulen|first5=David|last6=Key|first6=Rebecca|last7=Engstrom|first7=Daniel|date=2017|title=Effects of Climate Change on Lake Thermal Structure and Biotic Response in Northern Wilderness Lakes|url=http://www.mdpi.com/2073-4441/9/9/678|journal=Water|language=en|volume=9|issue=9|pages=678|doi=10.3390/w9090678|issn=2073-4441}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Novotny|first=Eric V.|last2=Stefan|first2=Heinz G.|date=2012|title=Road Salt Impact on Lake Stratification and Water Quality|url=https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29HY.1943-7900.0000590|journal=Journal of Hydraulic Engineering|language=en|volume=138|issue=12|pages=1069–1080|doi=10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000590|issn=0733-9429}}</ref>