随着海洋运输、海上资源开发的快速发展，海上船舶和油气田溢油事故等海洋污染事件已成为影响海洋环境的重要因素。目前国内外在溢油漂移数值模拟和预测方面开展了许多工作。但是依然有许多问题没有解决，比如在大风情况下，溢油将被卷夹入水，海流的剪切和波浪的破碎作用不可忽略。已有研究已经证明溢油垂向运动的重要性，因此在三维模拟中发展了多种垂向扩散方案。但尚未有人开展垂向扩散对溢油输运在空间和时间上分布的敏感性分析，也没有人对不同垂向扩散模拟方案模拟结果进行对比分析。另外，确定溢油输运扩散数值模拟和预报中的主要误差来源的研究也很少，这限制了更好理解改进溢油预报应该进一步深入的方向。　　 本文建立了一个考虑波浪对垂向湍流扩散影响的三维拉格朗日随机游走溢油输运扩散和归宿模型，并且和中尺度天气预报模式以及三维流场业务预报模式进行了衔接，建立了业务化三维溢油应急预报系统，并开展了预报检验和业务化应用。通过多个溢油事件的实际预报检验，表明该模式可以较好预报出溢油的漂移路径。　　 已有研究中主要有三种常见的垂向扩散方案，本文对比分析了在一系列不同风速下的对比试验中，三种垂向扩散方案的溢油输运扩散模拟结果，分析结果表明垂向扩散方案对海面溢油水平漂移运动轨迹和空间分布都有影响。三个方案在对比试验和实际案例中的模拟结果都表现出第三种方案更接近观测结果。　　 本文使用之前建立的业务化溢油应急预报系统，利用2011年6月发生的蓬莱19-3油田事件中收集到的卫星遥感观测资料，开展在不同的风、流强迫下的误差来源敏感性分析试验，验证了在渤海海域溢油输运扩散中期模拟中的主要误差来源为风场误差。最后基于此结果，初步开始溢油输运扩散预报中风场的同化技术研究，并在溢油模拟实例中取得较好的效果。