湖泊里水的表面,当冬季气温下降时,若水温在4℃以上时,上层的水冷却,体积缩小,密度变大,于是下沉到底部,而下层的暖水就升到上层来.这样,上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置,整个的水温逐渐降低.这种热的对流现象只能进行到所有水的温度都达到4℃时为止.当水温降到4℃以下时,上层的水反而膨胀,密度减小,于是冷水层停留在上面继续冷却,一直到温度下降到0℃时,上面的冷水层结成了冰为止.以上阶段热的交换主要形式是对流.当冰封水面之后,水的冷却就完全依靠水的热传导方式来进行热传递.由于水的导热性能很差,因此湖底的水温仍保持在4℃左右.这种水的反常膨胀特性,保证了水中的动植物,能在寒冷季节内生存下来.
