LAKE – это расширенная одномерная модель термодинамических, гидродинамических и биогеохимических процессов в водном объекте и его донных отложениях (Степаненко, Лыкосов, 2005; Степаненко и др., 2011). Модель воспроизводит вертикальный теплообмен с учетом проникновения коротковолнового излучения в слои воды (Хейсканен и др., 2015), льда, снега и донных отложений. Модель учитывает эволюцию ледового покрова на дне после полного замерзания озера зимой. Уравнения модели сформулированы в условиях осреднения по горизонтальному сечению водоема всех величин, что приводит к явному учету обмена импульсом, теплом, растворенными частицами и взвесью между водой и наклонным дном. В толще воды применяется \(k - \epsilon\) параметризация турбулентности наряду с другими параметрами, такими как диффузия Хендерсона-Селлерса и конвективная адаптация воспроизводимых вертикальных распределений. Уравнения движения учитывают баротропный (Степаненко и др., 2016) и бароклинный градиент давления (Степаненко, 2018; Степаненко и др., 2020). Во льду и в снежном покрове воспроизводится единый спаренный перенос тепла и жидкой воды (Володина и др., 2000; Степаненко и др., 2019). В донных отложениях моделируются фазовые переходы воды. Соленость воды оказывает влияние на плотность, температуру замерзания, скорость нарастания льда (Степаненко и др., 2019). Водный баланс явно моделируется для воспроизведения колебаний уровня озера, а также связанных с ними вертикальных перемещений водной толщи (Степаненко и др., 2020). Модель также описывает вертикальную диффузию растворенных газов (CO₂​, CH₄​, O₂​​), а также их пузырьковый перенос, окисление метана, фотосинтез и процессы потребления кислорода в толще воды и в донных отложениях. Другие биогеохимические расчеты включают в себя взвешенное органическое вещество (как живое, так и отмершее), хлорофилл-а, растворенный органический углерод, растворенный неорганический фосфор. Включена параметризация образования метана в отложениях (Степаненко и др., 2011), а для случая термокарстовых озер реализована оригинальная формулировка образования метана вблизи нижней границы «талика». Модель апробирована в отношении термического и ледового режима на ряде озер в контрастных климатических условиях, в частности, в рамках проекта LakeMIP (Lake Model Intercomparison Project, Степаненко и др., 2010; Степаненко и др., 2013; Степаненко и др., 2014; Тьери и др., 2014). Рассчитанные выбросы углекислого газа и метана приведены для ряда естественных и искусственных водоемов (Якунин и др., 2020; Гусева и др., 2020; Степаненко и др., 2011; Степаненко и др., 2016; Степаненко и др., 2020).