海洋与大气之间的动量、能量和物质交换是海-气相互作用研究的重要内容，其对理解海洋在全球气候变化中的作用非常重要。涡动相关法作为大气湍流通量的一种直接观测手段，具有明显的优势，常用于其他方法的改进和有效性检验。获得高质量的通量结果是进一步研究海-气相互作用的关键。目前，关于涡动相关观测数据的质量评估在海-气相互作用的观测研究中不够充分，因此进一步研究涡动相关法在海洋上的应用很有必要。　　利用2004年7月在中国南方草地（番禺站）、2009年6月在广东近海岸气象观测平台（博贺站）和2019年9-11月在南海西沙岛海-气通量观测平台（西沙站）得到的涡动相关观测资料，对比分析了原始资料的质量控制、计算通量的各种矫正、通量结果的可靠性评价，旨在提高海-气湍流通量结果的可靠性。进一步，分析了西沙海域秋季海-气通量交换特征。根据大边界层上湍流运动的非均匀各向同性特征，提出了传统涡动相关法的改进。得到以下主要结论:　　(1)原始资料的质量控制表明海-气通量和陆-气通量观测最高均有25％的数据质量较差，主要出现在低风速或者高风速、大气边界层处于稳定状态下。合理计算湍流通量需分析不同尺度涡旋对通量的贡献，表明平均意义下半小时至一小时尺度涡旋对番禺站、博贺站和西沙站的湍流通量贡献为1％、22％和10％，因此下垫面为草地的陆-气通量计算的时间长度取半小时较为适合，而海-气通量应取一小时为宜。　　(2)我们提出了评价通量结果可靠性的互相关函数检测新方法。涡旋尺度太小时无法为观测系统所捕抓，此条件下通量结果未能代表下垫面与大气之间的通量交换。分析表明海-气通量最高有50％、陆-气通量最高有30％的结果可靠性低，以低风速和高风速时居多，呈U形状分布。低风速条件下边界层处于层级稳定状态，弱湍流的机械作用无法使得涡旋从下垫面往观测仪器高度输送;高风速情况下边界层上的涡旋破碎而未通过检测。另外，通量贡献区的分析表明西沙站在正东向受岛屿影响，需要把相应的通量结果剔除。经过通量结果的质量评估，可以大幅度提高通量结果可靠性。　　(3)对西沙海域秋季（9月至11月初）的海-气通量交换特征进行了分析，表明动量通量与风速之间有较好的二次函数关系。不同方向的拟合系数不同，盛行北风的动量通量在相同风速下要比盛行南风的大。观测期间感热和潜热通量平均值分别为2W/m2和63.8W/m2。湍流CO2通量估算显示西沙海域秋季是一碳汇，观测期间平均CO2通量为-0.206mg/m2s，主要受到风速的影响。涡动相关通量结果与COARE3.0整体输送公式结果对比，表明在观测期间COARE3.0总体上低估了海-气界面的动量通量和感热通量，高估了潜热通量。　　(4)传统涡动相关法是在均匀各向同性湍流假设基础上发展起来，针对边界层上非均匀各向同性湍流对热通量的贡献作用，提出传统涡动相关法的改进。改进过后的感热通量和潜热通量分别表示为(1+α1[w])H和(1+α2[w])LE，其中1/α1和1/α2代表了边界层上相干结构输送感热和潜热的效率，α1和α2分别在2.2-4和3.7-3.9范围内，[w]为平均垂向速度。改进后通量结果的两部分均由边界层上的涡旋运动产生，共同构成边界层上能量和物质输运。　　海洋湍流混合动力过程控制着海洋中的动量、能量、能量的输运，通过海-气相互作用影响着气候的变化。本文利用湍流微结构剖面仪观测了南海南部上层海洋湍流混合特征，该海区混合特征与底地形密切相关。首次观测了西太平洋和南海南部深层海洋底边界层的湍流混合特征，表明受底边界直接影响湍动能耗散率可增强约2个量级，厚度可达到离底约200米。跨等密度面的混合率随深度增加而增大，主要受深层海洋弱层结影响，粗糙地形区底边界层的混合率地形平缓区大2个量级。