地震海洋学是一种近些年发展起来的，利用多道地震勘探方法研究物理海洋相关现象与变化的新方法。国内外相关专家已经利用该方法研究海洋锋面、中尺度涡旋、内波、水体跃层等方面的物理海洋现象，并且得到较好的效果。研究海域多处于较大水深的挪威海域与日本海域，对于水深小于100m的浅海水域研究较少。渤海海峡是连接渤海与北黄海的重要区域，也是渤海重要的船务巷道，其中以老铁山水道尤为重要，针对该海域水体的生成、变化特征研究，对该区域的洋流变化、水团交换、交通运输乃至军事战略等都有重要影响。以渤海海峡老铁山水道为研究海域，依据物理海洋特征，研究针对该海域的海洋水体地震采集系统参数、资料处理方法，以及反演效果等地震海洋学特征。以物理海洋学为基础，分析海水速度、密度与温度、盐度、深度等海洋物理参数之间的关系，建立地震反射系数与各物理参数之间的定量关系。结合国际海水状态方程，以Zoeppritze方程为基础，重点研究各物理量对反射系数的贡献量关系，总结该海域地震反射系数的变化范围，确立海洋水体的弱反射地震波场特征。根据地震波场特征，对比不同采集参数间对浅海水体跃层反射的适用性，为确保高分辨高信噪比的采集效果，设计合理有效地野外地震采集观测系统。针对浅海水体的地震数据处理难点，水体弱反射信号易受到随机噪声影响，反射同相轴振幅弱与相关连续性差等波场特征，结合数据稀疏变换思想，利用曲波变换的多尺度多分辨的优点，提出适合弱反射信号与噪声的波场分离方法，提高原始水体反射资料的信噪比，并应用到渤海海峡水体反射层资料的处理与分析。应用多域联合自适应阈值的曲波变换处理浅海地震海洋资料，有效压制宽频带随机噪声对水体弱反射波场的影响，提高原始资料的信噪比与分辨率。多域联合去噪思想克服了去噪阈值选取的难题，在有效信号的保护方面以及信噪分离的合理性方面取得不错的效果。利用实际CTD采集的物理参量合成地震记录作为井资料，与叠后剖面相应的共反射点记录进行匹配对比。效果表明横向分辨率绝对占优的地震叠后资料，在纵向分辨率稍低于CTD合成资料，经过信噪分离方法的处理，实际资料的主频得到提高，无论整体上还是细节上，两者都匹配较好。叠后数据完全可以应用到物理海洋现象的研究，也为水体反射的地震反演与解释海洋水体属性提供了理论基础与实例。