The focus of this thesis was climate-lake coupling in the context of ongoing and future impacts of climate change on oxygen concentrations in the hypolimnion of lakes. Time-series analysis of historical data sets was used to investigate the e↵ect of a climate regime shift (CRS) in the late 1980s on lake temperatures, lake mixing patterns and hypolimnetic oxygen concentrations. In addition, a hypolimnetic oxygen depletion model was modified and tested for use as a water resource management tool. The study sites included five perialpine lakes in Switzerland that were regularly monitored over 29 to 85 years.
The first study addressed an important issue when working with historical data sets: gap filling. Because of the long time-span covered by historical data sets, missing data points are common. However, in many forms of data analysis a continuous data set with consistent measurement intervals is required. Two common gap-filling methods – cubic spline and linear interpolation – were compared using profiles of temperature, oxygen, phosphorus and chloride, which were considered representative of a variety of profile shapes. The simpler method, linear interpolation, was found to be more consistent than cubic spline interpolation, which was more susceptible to the creation of large errors. The results highlighted the potential for both methods to produce large errors when profile gradients were high, even at relatively small gap sizes. [...]

Cette thèse porte sur l’interaction entre le climat et les lacs, dans le contexte des impacts, actuels et futurs, des changements climatiques sur la teneur en oxygène des lacs. Des méthodes de traitement de série temporelle sont appliquées à des données historiques pour étudier l’effet d’un changement de régime climatique (CRS), dans les années 1980, sur les températures des lacs, les modes de mélange et la concentration d’oxygène dans l’hypolimnion. De plus, un modèle de d´eplétion en oxygène de l’hypolimnion est modifié et testé pour être utilisé comme outil de gestion intégrée des ressources en eau. Les sites d’étude comprennent cinq lacs périalpins, situés en Suisse, dans lesquels une gamme de paramètres physico-chimiques a été régulièrement mesurée, durant des périodes de 29 à 85 ans.
La première étude aborde une question importante, associée aux données historiques: comment combler les lacunes? En raison de la longue durée des séries temporelles, les valeurs manquantes sont relativement nombreuses, ce qui limite l’emploi de méthodes statistiques nécessitant des données continues, c’est-à-dire définies par un intervalle de mesure constant. Deux méthodes d’interpolation – spline cubique et linéaire – sont comparées, sur la base d’une sélection représentative de profils de température, d’oxygéne, de phosphore et de chlorure. La méthode la plus simple, l’interpolation linéaire, est jugée plus cohérente que l’interpolation spline cubique, qui est plus susceptible d’engendrer des erreurs importantes. Les résultats montrent, néanmoins, que les deux méthodes peuvent potentiellement produire des grandes erreurs lorsque les gradients de profil sont élevés. [...]