海洋是一个湍流系统,海洋能量的串级(通过非线性湍流的互相作用,使能量不同海洋尺度上的转换)不仅对于海洋能量平衡起着非常重要的作用,而且对海洋中热量,盐度,营养盐等物质和能量的输送和再分配有着重要意义(Qiu et al.,2008;Zhang et al.,2013)。经典的地转湍流理论虽然给出了正压模态和斜压模态动能串级的路径,但是缺少海洋观测数据的验证,并且对全球的变化也没有系统的总结。本文第一部分利用全球分布的ECCO2再分析数据考察了地转湍流的正压模态和第一斜压模态动能谱通量的全球变化,发现第一斜压动能串级与利用高度计海表面流速计算的动能串级非常吻合。另外,我们发现正压模态的动能逆向串级主要发生在南极绕极流区(ACC),其次是黑潮延伸体和湾流区;在大洋的内部,正压动能的逆向串级很弱,这与正压涡旋动能的分布密切相关。而斜压模态的逆向串级无论强度及还是范围都比正压逆向串级更大,在强涡动能的东向流区,如黑潮延伸体,湾流区,及ACC区最强烈。另一方面,正压和斜压动能逆向串级的注入尺度以及驻足尺度都随着纬度的减小而增加;在中高纬海域,正压动能逆向串级的注入尺度比地转湍流理论预测的罗斯贝变形尺度要大。斜压动能逆向串级的注入尺度与线性不稳定理论预测的斜压最不稳定尺度在分布上比较一致,表明斜压逆向串级的能源主要是由平均流斜压不稳定提供的。从驻足尺度的分布看,正压和斜压动能逆向串级的驻足尺度与正压,斜压动能谱峰值对应的尺度非常接近,表明动能向大尺度转移并在大尺度上积聚。从斜压动能谱通量随深度的变化看,斜压逆向串级主要发生在主温跃层之上,这与斜压涡旋动能的垂向分布有关。本文还利用高度计数据WOA气候态数据考察了北太平洋副热带逆流区(STCC)涡旋动能谱的季节变化,发现STCC区斜压不稳定及动能逆向串级的季节变化共同导致了动能谱季节变化。最后本文考察了高度计观测的海表面高度在日本海受到正压高频信号引起混叠,并且提出了利用底压数据从多颗高度计融合的海表面高度网格产品中去混叠的方法,经过与验潮站测高及漂流数据的比较,发现经过去混叠校正的海表面高度网格产品能更好的反映海洋中的中尺度信号。