海上地震勘探采用气枪阵列组合作为激发震源。由于气枪阵列具有一定的空间展布,不能满足点震源的假设,因而单枪激发信号在不同方向上叠加效应不同。加之海水虚反射效应的影响,使得气枪阵列远场子波会随出射角度的不同而变化,表现出方向依赖性。气枪阵列的方向性效应影响了地震记录在纵向上的稳态特征,也破坏地震子波的横向一致性,降低地震资料处理效果和解释精度。为消除气枪阵列子波的方向性效应,本文在气枪子波数值模拟的研究基础上,深入探究了气枪阵列子波的方向性效应及其补偿思路。基于对现有方向性反褶积方法理论的对比分析,提出一种频率波数域方向性反褶积方法。不同频率与波数对应于不同的地震波传播角度,通过在频率波数域构建不同角度上的方向性滤波算子,对地震资料进行方向性反褶积处理,消除气枪阵列子波方向性效应的影响。模型资料与实际资料实验结果表明,该方法可以有效消除气枪阵列子波方向性效应,在一定程度上恢复地震资料原有特征。