孟加拉湾作为东北印度洋的边缘海,是印度洋水汽北向输送的重要通道,又是我国未来大西南能源通道的可选航道,因此对孟加拉湾海洋学的研究具有重要意义。由于孟加拉湾海上观测甚少,以往的工作多限于数值模拟研究和个别航次的分析。因此,迄今为止人们对该海区环流及其变化认识尚有限,国内对此的研究则几近空白。本论文首先分析了孟加拉湾的水文特征,然后以卫星高度计资料为主,分析了1993～2004年十多年间孟加拉湾上层环流季节、年际变动特征和规律。在此基础上,探讨了孟加拉湾上层环流对季风变化和大洋涛动(厄尔尼诺和南方涛动事件(ENSO)及印度洋偶极子事件(IOD))的响应规律和机制。此外,我们还利用SVP漂流浮标资料结合高度计资料探讨Wyrtki急流的变化规律、机制,并讨论孟加拉湾中尺度海洋现象。分析表明,孟加拉湾上层环流主要包含了半年、年周期以及年际(主要为2a及3～7a的波动)等多尺度变异,除年周期主要是受本地风场驱动外,其他变异均受赤道印度洋的显著影响,沿岸开尔文波是这些变异信号向湾内传递的主要通道。在本地季风(主因)和Wyrtki急流造成的赤道水位半年波动(外海强迫)共同驱动下,湾内环流的周年变化呈独特的三阶段演变特征。不同于周年变化,孟加拉湾环流的年际变化主要是受赤道水位波动的影响,其中ENSO事件及IOD事件是最主要两个强迫源,除了沿岸开尔文波外,ENSO事件和IOD事件还分别通过孟加拉湾本地风场以及印度季风漂流的变异对湾内施加影响。在孟加拉湾,西边界区不仅是流系季节和年际波动最强的海域,亦是中尺度涡最活跃的海域。具体结论如下:1.孟加拉湾上层环流的周年演变可分为三个阶段:在东北季风后期(1～4月),湾内受海盆尺度强反气旋式环流控制;在西南季风期(5～9月),形成南北相间的三涡格局;而在东北季风前期(10～12月)则表现为海盆尺度的弱气旋式环流。环流三阶段演变主要是湾内大尺度风应力旋度场的变化造成的。外海强迫对湾内环流周年变化的影响主要来自印度季风漂流和由Wyrtki急流造成的赤道水位半年波动。其中,秋季Wyrtki急流在1月前后消退所激发的“涌升流型”沿岸开尔文波可能是触发此间环流形态转变的关键因素。2.孟加拉湾海面高度年际变化有明显的2a及3～7a的波动,海面高度年际变化主要是赤道大尺度风场年际变化所致,并通过沿岸开尔文波向湾内传递。孟加拉湾海面高度年际变化最主要的两个模态分别体现为对ENSO事件和IOD事件的响应。ENSO事件对研究海区海面高度的影响要强于IOD事件,且通过大气(本地风场)和海洋(赤道印度洋)两条途径作用于孟加拉湾。IOD事件主要通过海洋途径(沿岸开尔文波和印度季风漂流)作用于孟加拉湾,其影响仅局限于湾口一带。3.浮标资料分析显示,与春季相比,秋季Wyrtki急流更强,流幅更宽,流轴稍偏南。Wyrtki急流首先出现在赤道印度洋中部(75°E～80°E),随后沿着赤道向西传播。急流的西向传播现象在高度计资料上同样可见,高度计资料所揭示的西向传播发生在赤道印度洋西部55°E～75°E之间,传播速度约为0.6m/s。分析表明,急流的西向传播主要是由赤道纬向风应力所驱动,但传播速度稍慢于纬向风的传播速度。在赤道印度洋东、西边界,局地纬向风与流的相关性较差,特别是在赤道印度洋东部,虽然纬向风向东传播,但是急流信号的传播特征并不清晰,表明纬向风的驱动作用已不具有支配性的影响。4.孟加拉湾平均涡动能最强的海区出现在湾西部,在此,涡动能的高频和低频成分大体相当。低频涡动能反映的是西边界流及印度季风漂流的季节和年际变化,高频涡动能反映的是中尺度涡的活动,其中斯里兰卡岛东侧的高能区是由斯里兰卡冷涡的活动所致。此冷涡发生于每年的6～10月之间,斯岛地形和强劲的西南季风相互作用在斯岛的背风面形成的中尺度气旋式风应旋度所引起的向上Ekman抽吸是成涡的主要原因。冷涡的平均位置偏北于风应力旋度中心,有1～2个纬距的偏差,这种偏差是由冷涡形成之后朝西北向运动造成的,基于β平面的简单涡旋传播理论可以用于解释此类运动。5.沿岸开尔文波是赤道印度洋水位波动信号向孟加拉湾传递的主要通道,除年波动外,湾内水位的半年和准双年波动均受赤道印度洋水位波动的显著影响,它们以沿岸开尔文波形式向湾内传播并影响湾内环流,其中半年、准双年波动传播的速度分别接近一阶和三阶沿岸斜压开尔文波的理论波速。