(一)湍流的基本特征
流體運動形式分為層流與湍流兩種。層流是一種十分規則的流動，在兩層流體之間隻能通過分子的隨機運動進行特性交換。湍流運動則是在平均運動的基礎上，又疊加上了一種以流體微團的形式作紊亂的、毫無秩序的隨機運動，這是湍流的基本特征之一。其二是湍流的擴散性，即這些作隨機運動的流體微團之間的距離不斷增大，這是造成流體擴散和混合的基本原因之一。另一基本特征是對能量的耗散性。湍流中的速度梯度很大，由於其粘滯性消耗很多能量。因此湍流運動的產生、發展必須有足夠的能量供給它，否則湍流運動會很快平息。
(二)湍流的生消
湍流能量的產生來自兩個方麵：首先是由平均運動中的速度剪切引起的。
為動量擴散係數，u為平均運動速度。這一過程稱為湍流能量的切變生成。另外，當海水的鉛直穩定度①為負值時，開始擾動的海水將愈來愈強，從而導致湍流動能的不斷增加。顯然這是由係統的勢能轉化而來的，此稱為湍流。
湍流能量的消耗也有兩種途徑。第一，由粘滯性的作用消耗；第二，在海水穩定度為正值的情況下，其浮力生成率為負值。它使已經開始的擾動被削弱甚至平息，這顯然是湍流的動能被轉化為係統的勢能所致。
海洋中湍流的生消主要取決於上述能量的平衡。在層結穩定的海洋中，即穩定度為正的情況下，湍流產生的必要條件是：必須具有足夠大的流速梯度，從而產生動能，以克服粘性消耗，同時克服穩定度所產生的阻力。產生湍流能量的切變生成率至少必須大於浮力消耗率。即
式中E為海水靜力穩定度。
可見，平均流速梯度與海水靜力穩定度是製約湍流生消的主要因子。不難看出，隻有速度梯度存在，且大於某一值時，湍流才能在層結穩定的海洋中發生與發展。海水穩定度越大，湍流越難產生與發展。
另外，由於熱鹽效應導致海水靜力不穩定時，便會產生自由對流，但由於粘性阻滯及熱鹽擴散，也隻有當密度鉛直梯度達到一定程度時，對流方可維持和發展。對流過程也可產生湍流。
總之，湍流的形成是由動力因子所產生的機械作用以及熱鹽因子所致，二者必居其一，或者兼而有之。湍流是引起海洋混合重要而普遍形式之一。
(三)海水混合的區域性
海洋中的混合現象，隨時隨地幾乎都會發生。
1.海—氣界麵這是海水混合最強烈的區域，因為海氣界麵上存在著強烈的動力和熱力過程，例如，風使海水產生海流和海浪，它們所具有的速度梯度和破碎都會引起海水的混合。海麵上一場大風，在淺海可使混合直達海底；海麵與大氣的熱量交換和質量交換改變了海水的密度以及結冰等過程都可引起海水的對流混合，特別在高緯海區的降溫季節，對流混合常可達到幾百米的深度。所以海氣界麵和海洋上層是海洋中混合最活躍的區域。
2.海底混合主要由潮流、海流等動力因子引起，其混合效應通常是自海底向上發展，在淺海，下混合層可以發展到與上混合層相貫通，從而導致海洋水文要素在鉛直方向上的均勻分布。
3.海洋內部混合由海洋內波引起的混合尤為重要。由於海洋內波中水質點的運動可導致很大的速度剪切，再加上它們振幅的巨大變化和內波的破碎，常常造成海洋內部的強烈混合，且可以存在於海洋中的任何區域。
4.“雙擴散”效應引起的海洋內部混合在研究雙擴散效應引起海水混合時，應該提及分子混合效應的重要性。在層結穩定的海洋中，隻要溫度或者鹽度兩者之一具有“不穩定”鉛直分布(即鹽度隨深度減小，或者溫度隨深度增高)，由於分子熱傳導係數大於鹽擴散係數(Kt≈102Ks)，便可能引起自由對流，從而促進海洋的內部混合。通常有兩種形式：
1)冷而淡的海水位於暖而鹹的海水之上，此時溫度出現“不穩定”分布狀態，假定處在層結穩定的海洋中，其上部的密度稍小於或等於下層的密度，那麼海水仍是靜力穩定狀態。由於分子擴散的結果，上層海水將增溫增鹽，下層海水將降溫降鹽。由於熱傳導係量是鹽擴散係數的102倍，所以界麵以上由於增溫，增鹽的聯合效應使海水密度減小，導致海水從界麵處上升。下層海水降溫、降鹽的聯合效應，使海水密度增大，導致海水從界麵下沉。因此，對流從界麵開始分別向上和向下擴展。
2)暖而鹹的海水位於冷而淡的海水之上，上層密度仍稍小於或等於下層的密度。上層海水因熱鹽擴散，溫度與鹽度降低，其聯合效應使海水增密下沉。下層海水因溫鹽擴散的聯合效應，使密度減小而上升。於是，上下兩層海水通過界麵產生對流。分別向另一層海水擴散。在海洋中已經觀測到這種從界麵上向下伸展幾厘米長的指狀水柱，稱為“鹽指”。
由於這種海水混合現象完全是由熱量與鹽量通過分子擴散而引的，因而稱為“雙擴散”效應。盡管分子混合本身的混合效應很小，但在上述兩種特定溫鹽結構的層結靜力穩定的海洋中，雙擴散的結果卻大大地促進了海洋內部的混合。
雙擴散效應的溫鹽結構，在海洋中並不少見。例如，通過直布羅陀海峽進入大西洋的地中海暖而鹹的水，在大西洋中層散布，與其下部冷而淡的大西洋水之間的溫鹽結構，屬第二種類型。在極地海區，上層海水冷而淡，下層海水往往暖而鹹，屬第一種類型。這些以小尺度在海洋中存的溫鹽結構，與海洋中溫、鹽、密細微結構的形成具有密切的關係。
(四)海洋混合效應及其分布變化
1.海洋上層的混合效應海洋上層是海洋中混合最強烈的區域，包括由動力因子引起的渦動混合和由熱鹽因子引起的對流混合。它們可以單獨發生，也能同時存在。
如圖3—24，實線表示混合前海洋中溫、鹽、密的鉛直分布。當海麵上的風、浪、流等因子引起渦動混合之後，將在一定的深度上形成一水文特性均勻的水層。假定混合過程中熱鹽守恒，那麼混合後的溫、鹽、密度值，基本上應等於它們混合前的平均值，如圖3—24中的虛線所示。在混合層的下界將出現一個水文特性梯度較大的過渡層即形成溫、鹽、密度躍層。躍層以下的分布則仍保持混合前的分布狀況。
由於海麵降溫或增鹽，抑或兩者聯合存在而引起的對流混合，如同渦動混合一樣，在對流可達的深度內，亦可形成一均勻層。但是，因為對流混合本身是由於降溫增密或增鹽增密引起的，因此或者失去熱量或者增加鹽量，在混合過程中熱鹽是不守恒的。這就使混合後的溫、鹽、密度值不一定等於混合前的平均值，單獨由降溫引起的對流混合，其溫度值低於混合前的平均值，鹽度則等於混合前的平均值；單純由增鹽引起的對流混合，其鹽度值高於混合前的平均值，溫度則等於混合前的平均值；由溫、鹽聯合效應引起的對流混合，其溫度要低於混合前的平均值，其鹽度要高於混合前的平均值，而混合後的密度永遠高於混合前密度的平均值。