Cyanobacteria blooms have increased in Lake Champlain due to excessive nutrient loading, resulting in negative impacts on the local economy and environmental health. While climate warming is expected to promote increasingly severe cyanobacteria blooms globally, predicting the impacts of complex climate changes on individual lakes is complicated by the many physical, chemical, and biological processes which mediate nutrient dynamics and cyanobacteria growth across time and space. Furthermore, processes influencing bloom development operate on a variety of temporal scales (hourly, daily, seasonal, decadal, episodic), making it difficult to identify important factors controlling bloom development using traditional methods or coarse temporal resolution datasets. To resolve these inherent problems of scale, I use 4 years of high-frequency biological, hydrodynamic, and biogeochemical data from Missisquoi Bay, Lake Champlain; 23 years of lake-wide monitoring data; and integrated process-based climate-watershed-lake models driven by regional climate projections to answer the following research questions: 1) To what extent do external nutrient inputs or internal nutrient processing control nutrient concentrations and cyanobacteria blooms in Lake Champlain; 2) how do internal and external nutrient inputs interact with meteorological drivers to promote or suppress bloom development; and 3) how is climate change likely to impact these drivers and the risk of cyanobacteria blooms in the future? I find that cyanobacteria blooms are driven by specific combinations of meteorological and biogeochemical conditions in different areas of the lake, and that in the absence of strong management actions cyanobacteria blooms are likely to become more severe in the future due to climate change.

Climate change is one the greatest environmental challenges of our time, both due to direct eectssuch as global warming but also due to the potential of the climate acting as a driver for otherenvironmental problems. This thesis aims to evaluate the impact of climate change on thermal properties and the content and distribution of dissolved oxygen in boreal lakes. By calibrating the one-dimensional, process based model MyLake with data from three, long-time monitored lakes in Sweden, vertical proles of temperature and oxygen could be studied over time. Changes in air temperature, precipitation and discharge showed to have a great impact on the thermal properties of the lakes. Simulations 30 and 80 years in the future with high impact climate scenarios indicated an overall increase in lake water temperature and reduced duration of icecover. The increase in lake water temperature decreased with depth, indicating enhanced thermal stratication. Climate change also had a profound impact on the content and distribution of dissolved oxygen, DO, in the lakes. Climate-induced increases in dissolved organic carbon, DOC, had an overall negative impact on the DO content in the water column. The impact of changes in air temperature, precipitation and discharge however had an overall positive impact on lake water DO, most likely due to increased oxygen supply during the winter months due to the shorter duration of ice cover. The risk of summer anoxia increased due to the combined effect of increased air temperatures and elevated DOC concentrations. In conclusion, the impact of climate change will, directly or indirectly, have a profound impacton both the thermal conditions and the content and distribution of oxygen in lakes. This may drastically change future lake water quality as well as the living conditions for the aquatic life. / De pågaende klimatförändringarna är ett av vår tids mest utmanade miljöhot, dels påa grund av direkta effekter såsom global uppvärmning men också på grund av klimatets potential att agera som en drivande faktor i många miljösammanhang. Målet med denna studie var att undersöka hur klimatförändringarna påverkar temperatur- och syrgasgasförhallanden i sjöar. Genom att kalibreraden den dimensionella, processbaserade modellen MyLake, med data från tre svenska sjöar, kunde vertikala temperatur- och syrgasprofiler undersökas över tid. Förändringar i lufttemperatur, nederbörd och flöde, baserade pa vedertagna klimatscenarier med hög klimatpåverkan, visade sig ha en tydlig påverkan på sjörnas temperaturförhållanden. Simuleringar 30 och 80 år fram i tiden resulterade i forhöjda vattentemperaturer i hela vattenkolumnen samt förändringar i tidpunkt for isbildning och smältning. Vattentemperaturen ökade for samtliga undersökta djup, men ökningshastigheten minskade med ökat djup. Detta tyder på starkare skiktning av vattenkolumnen i framtiden. Förandringar i klimatet visade sig också ha en stor inverkan pa sjöarnas syrgasförhållanden. Ökande halter av löst organiskt kol, orsakade av klimatförändringar, hade negativ inverkan på sjöarnas syrgasförhållanden. Förändringar i lufttemperatur, nederbörd och flöde hade däremot en överlag positiv inverkan pa sjöarnas syrgasförhållanden. Detta beror troligtvis på att tillflödet av syrgas ökar i och med att tiden då sjön är täckt av is förkortas. Risken for syrefattiga förhållanden under sommarmånaderna ökade dock, på grund av den kombinerade effekten av förhöjd lufttemperatur och ökande DOC halter. Sammanfattningsvis förväntas klimatförändringar ha en tydlig effekt på både temperatur- och syrgasforhallanden i sjöar. Detta riskerar att avsevärt försämra både sjöarnas vattenkvalitet och levnadsförhållanden för vattenlevande organismer.