海底冷泉是一种普遍发育于主动大陆和被动大陆边缘的海洋地质现象,目前在世界各大洋都有发现。潜在的能源因素和环境效应使海底冷泉及相关研究倍受关注,海底冷泉研究在海洋工程安全、天然气水合物开发、常规油气勘探、全球气候变化、碳循环和极端生物群落等研究方面具有重要意义。海底冷泉区的气泡羽流同海底天然气水合物的分布密切相关,气泡羽流的下部往往能发现富含天然气水合物的沉积储层。近年来的一些研究发现,海水中气泡羽流的分布对水合物稳定带的边界有较好的指示作用。目前观测冷泉气泡羽流的主要手段是基于声学特性的探测方法。本文综述了国内外冷泉气泡羽流的探测现状,分析了冷泉气泡羽流的声学散射特性,明确了声学探测冷泉气泡羽流的相关思路,估算了冷泉气泡羽流的输出气体范围。在相关水池试验数据和声学探测理论基础上,分析了声学探测过程中CW声波脉冲信号的发射频率、发射功率、声波脉冲宽度（脉冲持续时间）三个参数对海底冷泉气泡羽流探测成像的影响。同时,结合黄、渤海老铁山水道海域海底冷泉外业调查和人工模拟冷泉实验的数据,进一步明确了这些参数的选取原则和范围。针对声学水体剖面上出现的异常干扰带,还提出了改变脉冲发射时延值来消除水体声学剖面图中干扰带的方法,从而进一步优化海底冷泉气泡羽流的声学成像效果。此外本文在前人研究基础上,设计了多个典型的海底冷泉气泡散射地球物理模型,利用高精度有限差分法模拟了海底冷泉对地震波场响应特征,分析了海底冷泉气泡群的波阻抗特征及声学散射特征,得到了比较有价值的研究成果和结论。