Un lac est un plan d'eau continental, séparé de la mer, dont la profondeur, la superficie ou le volume sont suffisants pour provoquer un étagement, une zonation ou une régionalisation des processus limniques — notamment un dépôt de sédiments ou une stratification thermique... Les lacs occupent au total environ 2,5 × 10⁶ km², soit moins de 2 % de la surface terrestre.
Les lacs se forment dans des dépressions d'origines variées : fossés tectoniques, surcreusements glaciaires, cratères volcaniques, cuvettes karstiques, ou barrages naturels (coulées de lave, moraines, éboulis). La plupart sont alimentés par des sources, des ruisseaux ou des rivières et possèdent un exutoire (exoréisme) ; d'autres sont endoréiques, sans aucun déversoir, leurs eaux ne s'évacuant que par évaporation. Les plus grands lacs endoréiques, souvent salés, sont parfois désignés comme « mers fermées », à l'instar de la mer Caspienne ou de la mer Morte.
La plupart des lacs contiennent de l'eau douce et constituent l'essentiel des réserves mondiales d'eau douce de surface ; certains sont cependant des lacs salés, dont la salinité peut dépasser celle de l'eau de mer. Tous sont temporaires à l'échelle des temps géologiques : ils se comblent progressivement par accumulation de sédiments ou se vident lorsque leur bassin est rompu. Les lacs artificiels ou réservoirs, résultant de barrages construits par les sociétés humaines, sont aménagés pour des usages industriels, agricoles, hydroélectriques ou pour l'alimentation en eau potable.
Définition et terminologie
Étymologie
Le terme lac est issu du latin (« bassin, citerne »), lui-même rattaché à une racine nord-ouest indo-européenne *loku- désignant une étendue d'eau stagnante, que l'on retrouve dans l'ancien irlandais , le vieil anglais (« eau, lac, rivière »), le vieux slave (« mare ») et le grec ancien (lákkos, « étang, citerne »).. Cette étymologie révèle que le terme désigne à l'origine une dépression naturelle remplie d'eau, à la différence d'étang, issu du latin via le vieux français estanc, déverbal de estanchier (« arrêter l'eau »), qui renvoie à l'idée d'une retenue...
Histoire de la définition scientifique
En 1892, le Suisse François-Alphonse Forel, fondateur de la limnologie, fut le premier scientifique à définir clairement un lac. comme Plusieurs auteurs proposèrent ensuite des classifications de l'origine des lacs. Albrecht Penck (1894) les regroupait par régions lacustres (« Seenländer »), Wilhelm Halbfass (1923) insistait sur leur distribution géographique, et William Morris Davis (1933) distinguait déjà les processus formateurs sans recourir à une catégorie générique de lacs de barrage. En 1957, George Evelyn Hutchinson synthétisa ces travaux dans une classification en onze familles et soixante-seize types, qui s'imposa durablement dans la littérature limnologique.
Distinction avec les notions voisines
Dans le langage courant, le terme « lac » est assez flou et ne repose sur aucun critère officiel permettant de distinguer rigoureusement les différents types de plans d'eau. Les frontières avec les notions voisines sont autant d'ordre pratique que scientifique.
Lac, étang, mare
Un lac est généralement considéré comme plus grand et plus profond qu'un étang, lequel est lui-même plus grand qu'une mare, sans qu'il existe de définition légale ou limnologique universellement admise pour distinguer ces catégories. Le recours à la toponymie locale ne permet pas de trancher : un même plan d'eau est parfois indifféremment nommé étang ou lac selon les usages régionaux. Le lac Balaton, par exemple, a ainsi pu être présenté comme un « lac-étang » Papon P. & Touchart L., 2003, « Le Balaton, archétype du lac-étang ? » Annales de Géographie, 112(632) : 339-356..
Le limnologue Laurent Touchart propose de définir le lac comme un Cette définition présente l'avantage d'être fondée sur le fonctionnement du plan d'eau plutôt que sur sa seule dimension. Le critère de la stratification ou de la zonation est cependant insuffisant pour les lacs très plats, dont les couches sont constamment mélangées par le vent.
Goldman et Horne (1983) ont tenté de pallier cette difficulté en introduisant la notion de profondeur relative, constatant que la profondeur seule ne suffisait pas à distinguer une mare d'un étang, ni un étang d'un lac, en prenant les exemples du lac Tchad et du lac Winnipeg.
Lacs et lagunes
Les lacs se distinguent également des lagunes, qui sont des étendues d'eau côtières peu profondes, séparées de l'océan par un cordon littoral. La distinction fondamentale tient à leur origine et à leur rapport à la mer : selon la définition de François-Alphonse Forel, un lac est une masse d'eau , tandis que la lagune est d'origine marine et peut conserver des échanges avec l'océan. Certaines lagunes se ferment progressivement par comblement sédimentaire et évoluent vers un lac, illustrant un continuum géomorphologique entre les deux formes.
Lacs salés et mers fermées
La définition vernaculaire qui associerait les lacs à l'eau douce et les mers à l'eau salée est inexacte. La mer Baltique présente moins de de sel, tandis que le Grand Lac Salé atteint environ . La salinité ne constitue donc pas un critère discriminant entre lac et mer.
Les plus grands lacs endoréiques, dépourvus de tout exutoire, sont parfois désignés comme « mers fermées ». C'est le cas de la mer Caspienne ou de la mer Morte, dont l'appellation de « mer » relève de l'usage historique ou de leur étendue, et non d'un critère scientifique. Dans ces lacs sans déversoir, les sels apportés par les cours d'eau affluents s'accumulent progressivement, l'eau ne s'évacuant que par évaporation ; leur salinité peut ainsi dépasser celle de l'eau de mer.
Critères morphométriques
Face à l'absence de critère qualitatif net, les limnologues ont élaboré plusieurs indices quantitatifs destinés à classer les plans d'eau et à prédire leur comportement écologique. Ces indices reposent sur la mise en rapport de la profondeur et de la superficie du lac.
Profondeur absolue et profondeur relative
La profondeur absolue (notée Zm) est la profondeur mesurée en mètres au point le plus profond du lac. Plus un lac est profond et petit, moins les couches d'eau s'y mélangent. Ce critère seul ne suffit cependant pas à comparer des lacs de tailles très différentes : le Loch Ness présente ainsi une profondeur moyenne de 132 mètres, soit plus de quatre fois celle du lac Érié, qui est pourtant plus étenduAdrian Cho (2017), World's lakes are much shallower than thought, mathematical analysis suggests ; 17 mars 2017 ; DOI: 10.1126/science.aal0932 ; étude pilotée par l'océanographe B.B Cael du MIT, d'après la présentation The Volume of Earth's Lakes ; APS March Meeting 2017 ; 13–17 mars 2017 ; La Nouvelle-Orléans (Louisiane)..
La profondeur relative (notée Zr, exprimée en %) remédie à cette limite en pondérant la profondeur par la superficie du plan d'eau. Goldman et Horne (1983) ont montré que ce critère permet de mieux différencier les mares des étangs, et les étangs des lacs. Il est depuis admis que Pierre Papon (citant Wetzel, 1983, ) dans sa thèse intitulée Les plans d'eau superficiels : définition, fonctionnement et aménagements - Étude du lac Balaton, du lac de Grand-Lieu et de l'étang de Cieux.. Plusieurs modes de calcul de cet indice coexistent dans la littérature sans qu'un consensus universel se soit imposé.
Indice de creux
L'indice de creux (Ic), proposé par Delebecque en 1898 Delebecque A., 1898, Les lacs français. Paris, Chamerot et Renouard, 436, est un indice sans unité qui met en rapport la profondeur maximale et la superficie du lac. Il se calcule comme le quotient de la profondeur maximale (Zm, en mètres) par la racine carrée de la superficie (Ao, en hectares) :
Meybeck (1995) a proposé une variante, l'indice de creux moyen, qui utilise la profondeur moyenne plutôt que la profondeur maximale, plus difficile à calculer. Sur cette base, il distingue cinq classes de plans d'eau :
Indice de creux moyen Désignation < 0,1 Lac très plat 0,1 – 0,5 Lac plat 0,5 – 2,5 Lac normal 2,5 – 12,5 Lac creux > 12,5 Lac très creux
Les seuils séparant chaque catégorie restent néanmoins arbitraires. Cette classification présente surtout une valeur opératoire : elle permet de prédire le régime de stratification et de mélange des eaux, établissant ainsi un lien direct avec le fonctionnement physique et chimique du lac.
Formation et répartition
Les lacs se forment dans des dépressions d'origines variées, résultant le plus souvent de processus géomorphologiques brutaux — glaciaires, volcaniques ou tectoniques — ce qui explique leur répartition inégale à la surface du globe et leur tendance à se concentrer en districts lacustres, où de nombreux bassins sont regroupés dans un espace restreint.
Types d'origine
Lacs tectoniques
Les lacs tectoniques naissent de l'effondrement de portions de la croûte terrestre, formant des fossés d'effondrement appelés rifts. Ils se caractérisent généralement par une grande profondeur et un allongement marqué. Les exemples les plus représentatifs sont le lac Tanganyika, le lac Malawi et le lac Victoria, tous trois situés dans le système du Grand rift africain. Certains lacs sont par ailleurs considérés comme des restes d'anciens océans isolés des autres mers par des mouvements tectoniques, à l'image de la mer Caspienne ou de la mer Noire durant les périodes glaciaires.
Lacs glaciaires et sous-glaciaires
Les lacs d'origine glaciaire constituent la catégorie la plus représentée à l'échelle mondiale. Le Dernier maximum glaciaire a creusé des millions de dépressions ensuite comblées d'eau, ce qui explique que la majorité des lacs se trouvent dans l'hémisphère Nord, là où les glaciers ont recouvert les grandes masses continentales de l'Amérique du Nord et de l'Eurasie — zones arctique, subarctique et tempérée septentrionale. Les lacs des régions préalpines en sont un exemple caractéristique, de même que les Cent lacs en Italie. Certains lacs glaciaires occupent un ombilic glaciaire, comme le lac Gentau dans les Pyrénées béarnaises.
Les lacs pro-glaciaires se forment devant un glacier actif qui les alimente directement. Les lacs morainiques naissent quant à eux lorsque les matériaux transportés et déposés par les glaciers constituent un barrage naturel retenant les eaux de fonte.
Les lacs sous-glaciaires forment une catégorie à part : situés sous des glaciers, isolés de l'atmosphère, ils constituent des environnements extrêmes. Le plus connu est le lac subglaciaire de Vostok, en Antarctique.
Lacs volcaniques
Les lacs volcaniques se forment dans une caldeira ou dans le cratère d'un volcan actif ou éteint. On distingue :
les lacs de cratère, occupant un cratère unique, comme le lac Albano, le lac Pavin, le lac de Nemi ou le lac Barombi Mbo ; les lacs polycratères ou intercratères, occupant plusieurs cratères coalescents ou les espaces entre eux, comme le lac de Bolsena ou le lac de Bracciano.
Certains de ces lacs sont des lacs acides, très minéralisés, en raison des apports en gaz et en fluides volcaniques. Dans le cas de certains volcans de type basaltique à lave fluide, on parle également de lac de lave.
Autres origines
D'autres processus peuvent présider à la formation d'un lac :
les lacs alluvionnaires, formés lorsqu'un cours d'eau rencontre des dépôts alluvionnaires sur son cours, comme le lac de Levico et le lac de Caldonazzo dans la vallée du Brenta en Vénétie ; les lacs karstiques, résultant de phénomènes d'érosion en milieu calcaire, souvent de petite taille ; les lacs de déflation, creusés par l'érosion éolienne, tels ceux du Languedoc ; les barrages naturels formés par des coulées de lave, des moraines, ou des éboulis, retenant les eaux en amont ;