本文基于最新的长时间序列的卫星遥感资料，再分析资料，同化资料等多元海洋数据，从海洋变异的角度出发，采用经验正交函数分析(EOF)、依赖于季节的经验正交函数分析(SEOF)等方法研究南海海面温度(SST)、海平面异常(SLA)、海面风场、叶绿素浓度等不同海洋要素在不同时间和空间尺度的时空变异模态，分析不同海洋要素年际及年代际尺度变异模态的时空特征及其相互间的联系，并探讨南海上层海洋年际变化的机制及其与大尺度动力驱动的联系。本文的主要创新成果如下:　　 (1)南海西部夏季海洋偶极子涡对和离岸急流的强度和位置都有显著的年际变化。南海西部夏季SLA，表层地转流，SSTA，以及风应力旋度异常的EOF分析表明:南海西部夏季上层海洋的年际变化主要与ENSO密切相关，其变化是海洋环流、中尺度涡以及大气强迫三者相互作用的共同结果。2006-2010年期间南海西部主要以反气旋异常占主导，偶极子结构和离岸急流都减弱或消失，其主要是由期间南海西部海平面显著上升导致的。叶绿素浓度的EOF分析第一模态主要显示在南海西部沿岸高叶绿素浓度变异带，其时间序列在正常年份的夏季（7-8月份）和冬季（12月）呈显著的双峰结构;第二模态主要在南海西部越南东南海域呈东北向延伸的一个高叶绿素浓度舌状分布。此外，南海西部叶绿素浓度年际变化EOF分析的主要模态显示在越南东南外海存在高变异区。　　 (2)揭示了南海SST、SLA和风场的年际变化模态。分别利用1960-2010年51年期间HadleySST数据，1993-2010年18年期间的OISST数据，以及1997年12月-2011年6月的TMISST数据计算的南海SST年际变化前两个模态的空间分布和时间序列基本一致。这两个模态分别对应ENSO衰减期和成熟期的SSTA分布特征:其中第一模态主要显示全海盆同相变化，年际变化主要位于海盆中部深水海盆区域;第二模态主要呈现东-西反向分布，正异常中心位于冬季冷舌区而负异常中心位于吕宋海峡附近。利用1993-2010年18年NCEP海面风场资料计算南海海面风场第一模态其空间分布主要特征是在南海北部海盆存在一个反气旋异常，其时间序列的震荡与SST第二模态的时间序列非常类似，前者滞后后者大约两个月左右相关最高，为0.68。此外，SLA年际变化EOF分析第一模态的空间分布也与SST第二模态的空间分布类似，当SLA滞后SST第二模态1个月左右时，两者相关系数最大为0.81。应用依赖于季节的经验正交函数(SEOF)分析，探讨了最近18年南海海面高度随季节演变的年际变化。SEOF分析得出南海海面高度异常各模态不同季节的空间结构以及时间演变过程，证实了季风强盛期冬季和夏季基本模态的结构，还分离出了季风转换期（春季和秋季）海面高度的分布格局。　　 (3)分析了南海海洋条件对2006-2010期间发生了两次厄尔尼诺事件（2006/2007和2009/2010）以及三次强度较大的拉尼娜事件(2007/2008，2008/2009以及2010/2011)的响应。研究发现南海海平面呈显著的上升趋势，在2010年达到最高，上升线性趋势约为17.1mm/yr。认为这期间南海海平面上升主要由拉尼娜与年代际变化两方面因素共同作用的结果。此外，在2006-2010年期间南海SST对ENSO的响应也异常明显，在2007/2008年冬季一直持续到2008年5月份的冷事件主要与强大的北风异常密切相关;在2008年夏季一直持续到2008年冬季南海尤其是南海北部呈现显著的正的SSTA，主要与南海北部持续存在的一个反气旋异常密切相关，其导致的表层西太高温海水通过吕宋海峡入侵南海增加，导致南海热含量增加而产生正的SSTA。