平均存留时间含义为进入控制区域物质离开该区域所需的平均时间。平均存留时间是反映流场环境效应的辅助变量，可以用来衡量海域水交换能力。在渤海水交换问题的研究中，对渤海水交换能力的时间、空间分布知之甚少，因此本文以渤海为研究对象，建立并求解了平均存留时间的伴随方程，得到了渤海水体平均存留时间的空间分布及其季节变化，并分析了主要动力过程对渤海水交换的影响。整个渤海年平均的平均存留时间为406天，渤海平均存留时间年内变化约为年平均值的3%；莱州湾季节变化最大（约37%），而辽东湾平均存留时间的季节变化最弱（约4%）。春、夏季节由于海水出现层化，平均存留时间亦呈现表底差异，而秋、冬季节的平均存留时间垂向分布均匀。渤海各海域平均存留时间空间分布主要受到流场以及与边界处距离的影响，不同海区水交换能力由强至弱依次为：莱州湾（319天）、中央海区（338天）、辽东湾（502天）和渤海湾（599天）。渤海平均存留时间表底层年平均差异为40天；平均存留时间垂向变化主要存在于莱州湾和中央海区的上层水体中。潮流对渤海存留时间的影响最大决定了平均存留时间的空间分布形态，并且是平均存留时间季节变化较小的原因。无潮情况下渤海平均存留时间的分布形态与背景场下结果完全不同，各海域平均存留时间的年内变化均大幅提高，在莱州湾处可达113%。潮流的影响一方面表现在对流场形态的改变，另一方面潮流能促进垂向混合。其次为风的作用，风能够促进水交换过程降低秋冬季节的平均存留时间，并且有助于平均存留时间在渤海海峡处形成“北高南低”的形态，但在大部分海域并不改变水交换能力的空间分布形态；风致垂向混合作用使接近海面的水体平均存留时间处于均匀状态。密度流也能够促进渤海水交换过程，主要降低春夏季节的平均存留时间（特别是表层），密度流使平均存留时间等值线在渤海海峡、莱州湾和中央海区处呈西南-东北方向的形态；垂向上，密度流表底流向相反使平均存留时间产生垂向差异，并且春夏季节温盐引起的海水层化抑制了垂向混合作用，使平均存留时间的垂向差异得以保持；黄河径流对渤海水交换的促进作用主要体现在莱州湾。另外通过对再返回过程影响的分析发现，再返回过程并不会改变平均存留时间的水平分布形态，但使大部分海域平均存留时间增加超过100%，并且平均存留时间的垂向差异和季节变化亦被减弱。