海洋混合是海洋中重要的动力过程，对海洋中物质、动量、能量及热量的交换和输运以及海洋环流系统的驱动与维持起着不可或缺的作用。在海洋中，混合主要体现在小尺度或微尺度结构的湍流混合和弱对流混合。在弱对流混合中，双扩散是非机械驱动的主要形式。在海洋中，当温度或盐度两者之一具有“不稳定”的垂向分布时，由于分子热扩散系数远大于盐扩散系数(κT≈100κs)，便可引起双扩散对流。双扩散又分为“盐指(SF)”和“扩散对流(DC)”两种基本类型。　　全球约44％海域存在着双扩散现象，扩散对流主要在高纬地区发生，而盐指主要在低纬地区。湍流混合在全球海域更为普遍，具有空间差异，这其中中国南海被广泛认为混合较强的边缘海。因此，本文选取1，北冰洋加拿大海盆锚定及船载观测数据;2，南海11年间的历史航次观测数据;3，全球的Argo和Woce数据等，重点对海洋内部的双扩散进行研究，同时也对湍流混合进行了初步分析。　　首先，在北冰洋加拿大海盆上层和深层均广泛存在着稳定的DC温盐台阶，上层台阶厚度从几米到数十米不等，水平扩展达几百公里;深层存在厚度近1千米的均匀底混合层。对于北冰洋上层海洋台阶，研究表明:(1)每层台阶的温度和盐度的空间分布主要受大西洋水团(AW)的影响，然而台阶的深度主要由决定于上层低盐跃层水团(LHW)的深度;(2)各层台阶之间保持着相对稳定的层结，从下向上台阶呈现出厚度变小、稳定变强、混合呈指数形式衰减和热通量先减小后增大的变化趋势;(3)加拿大海盆北部与中部垂向热输运较大，混合较强，温盐台阶特征的空间分布清晰表明AW水团入侵北冰洋后与上层LHW水团相互作用。对于深层海洋，研究表明:(1)加拿大海盆深海混合较弱;(2)DC台阶阻碍了垂向热量传输;(3)DC台阶内存在湍流特性和强的间歇性。(4)底混合层水体升温是由地热加热作用造成的。然而，上层及深层DC台阶均具有较低的垂向热量传输效率，既无法有效地将AW水团热量上传到海洋上层水体，又不能将海底地热向中层水体传输，使得热量在底混合层聚集增温。　　其次，根据全球不同海域和咸水湖的观测数据，对DC台阶的不稳定性进行了研究，修正了台阶出现的临界条件的参数化方案，拓展了对传统扩散对流不稳定性的理解。结果表明，全球DC台阶的临界瑞利数Rac变化范围从103至1011，与边界层的温度瑞利数RaTδ大小相当。根据新参数化方案，估算北冰洋底混合层的厚度和观测相符。另外，利用全球的DC温盐台阶观测数据，提出新的DC台阶的厚度参数化方案，H～(Rp-1)2H0，厚度尺度H0为H0=(q3T/κTN8)1/4，为DC的内禀特征尺度，表征能量输入的翻转尺度。新的厚度参数化方案更为准确描述DC台阶的特征。　　再次，利用Argo和Woce数据和南海的航次数据，分别诊断了全球、印度洋和南海的盐指活动，并初步地评估南海的盐指混合作用。结果表明，全球副热带中央水团区和大西洋都是盐指活动比较强的海域，边缘海可以对盐指环境产生影响。大洋的深层均呈现出弱盐指环境且范围深厚，极地同时存在盐指和扩散对流两种类型。南海盐指环境诊断结果显示盐指发育不强，南部的盐指信号相对更弱，南海上层混合整体以湍流混合为主。　　最后，利用2004-2014年多个航次在南海的CTD和微结构(TurboMap)观测数据，采用Thorpe尺度方法估算南海垂向扩散率分布。结果表明:在水平分布中，吕宋海峡混合最强，北部陆坡、西沙、中沙和南沙海域相对较大，在海盆及南海西部相对较小。而垂向分布中，混合最小值发生在跃层下方(10-6m2s-1)，然后随着深度的增加而增大，到深度1500m附近扩散率增加了两个量级（10-4m2s-1）。南海上层1500m以浅的深度范围内，海洋混合比较弱，与开阔大洋的观测的背景扩散率相当。南海扩散率的强度与距海底的高度、地形粗糙度及局部的动力环境有关。