二十一世纪是海洋的世纪,世界各个国家将目光聚焦在海洋科学的发展。海水内部错综复杂,水体运动形式多种多样,而海洋内波就是发生在海水内部的一种典型波动。由于海洋观察技术的日益进步,在很多海域都观察到了内波的出现。海洋内波振幅很大,携带大量能量。这种海洋内部运动能够促进海水上下层物质、能量交换,促进海洋渔业发展,但是对于海洋结构物却是巨大威胁。因此,需要明确海洋内波的时空间分布以及其在传播中的垂向位置,为海洋结构物的建造以及水下航行器行进路径规划做出指导。本文基于WOA18海洋密度垂向实测数据以及垂向梯度法,对南海北部海域海水剖面结构进行了统计分析,发现多跃层结构中的跃层间距(9的概率密度分布符合三参数威布尔分布。考虑到尺度效应以及跃层合并的方向,提出了一个更好代表多跃层结构尺度的无量纲参数。利用混合高斯模型以及EM算法对的概率密度分布进行聚类分析,基于垂直梯度法建立了一套针对复杂跃层结构的跃层位置判断方法。此方法得到的跃层强度更高,更符合密度跃层的定义。基于此方法从跃层深度、跃层厚度以及跃层强度分析了南海北部海域的跃层分布,发现跃层分布有明显的季节特性,而热通量和季风是跃层改变的重要因素。随着海水温度增高跃层形成更容易,其跃层深度减小,强度与厚度增加,反之亦然。季风通过影响海水垂向混合以及产生Ekman输移改变跃层分布。此外,基于MODIS光学卫星遥感图片数据,通过灰度值截断以及二次拉伸实现了卫星图片中内波特征增强。基于此算法使用MATLAB中的GUI可视化模块建立了内波信息数据库,得到了南海北部海域内波的时空间分布。研究表明,南海海域以内波由潮成内波为主导,在大陆架海域内波较为集中,深水区内波较少。内波的时间分布出现明显的季节特性,整体的趋势是从1月开始内波出现逐渐增多,到3月达到最多,之后逐渐下降至9月份下降到最少,然后再继续增多。本文得到的内波垂向以及时空间分布,对于内波的传播演化规律研究以及内波发生源回溯具有一定的指导意义。提出的内波特征增强方法也为遥感图像中内波特征反演提供一定技术基础。