1. 海底地形與沉積地質

南海屬于深海，大陸架、大陸坡和深海盆地等形態相當齊全。海底地形的基本特點是由岸邊向海盆中心呈階梯狀下降，但突出特征是南、北坡度緩，東、西坡度陡。

南海的大陸架在北部和南部均較寬較緩，且以南部為最，屬于堆積型；西部和東部屬于堆積—侵蝕型，陸架較狹較陡，其中又以東部最甚。呂宋島以西陸架寬度僅5千米，坡度很大。

南海北部的大陸坡由西北向東南逐級下降，在不同深度臺階上，分布著東沙、西沙和中沙三大群島。中沙群島除黃巖島外，是一個巨大的水下環礁，有一系列斷斷續續的暗沙和暗礁。南海南部的大陸坡較寬廣，有南沙群島和南沙海槽。南沙群島是一個海底高原，有星羅棋布的島嶼、沙洲、暗礁和暗沙等自然地形。西部的大陸坡也較寬闊，有明顯的階狀平坦面。東部，在呂宋島以西有北呂宋海槽和馬尼拉海溝。

南海的中央海盆，大致位于中沙群島和南沙群島的大陸坡之間，主體是東北伸展的深海平原，長約1600千米，寬約530千米。其北部較淺，平均深度約3400米，南部較深，平均深度約4200米。深海平原上矗立著一些孤立的水下海山，是由海底火山噴發而成的火山錐。

南海在北部大陸架上主要是珠江等帶來的陸源沉積物，以泥質為主，外陸架沉積物主要為沙質，南部大陸架主要為近代粉沙和粘土。中央海盆沉積物主要是顆粒極細的棕色抱球蟲軟泥和火山灰，也發現有錳結核和錳結殼。

南海位于歐亞版塊、太平洋版塊和印度洋—澳大利亞版塊交匯處，構造復雜。一般認為，其中央海盆的洋殼，是在漸新世末至中新世初形成的。

2. 氣候

南海位于熱帶，屬典型的季風氣候區。每年的9月前后，東北季風到達臺灣海峽，11月至翌年4月，全海區均由東北季風所控制。4月份于馬六甲海峽開始西南季風，至6月可遍及全海區，7、8月為最盛期。

南海的大部分海域，東北季風以11月為最大，多為4至5級，有時也達6至7級，大風區在南海北部、巴士海峽和南沙群島以西海域。相對而言，西南季風風力一般較小，多在4級以下。但在海南省西部沿岸的鶯歌海，全年中以春季風力較大。南海的年平均大風日數比渤海、黃海、東海都少。越南近海為50天，西沙群島附近40天左右，南沙附近在40天以下。粵東沿岸靠近臺灣海峽的區域，大風日數較多，有時可達100天。

臺風是南海的主要災害性天氣系統，每年平均有10個左右的臺風和強熱帶風暴在南海海域活動。約有半數臺風來自菲律賓以東洋面，其余為南海海區內形成。生成的海域主要在北緯10°以北，且6至9月份居多；10至12月生成區南移至南海中部。臺風暴潮是伴隨而來的災害，從汕頭到雷州半島的廣東沿海、越南北部以及菲律賓沿岸等是臺風暴潮的多發區域。

南海海域氣溫終年很高，7月份高達28℃，即使在1月份，南海南部仍達26℃，北部通常不低于15℃。南海年降水量為1000～2000毫米，有明顯的區域差異。海區北部有干季和雨季之分。干季為11月至翌年3月，降水較少，比蒸發量少600毫米；雨季為5至10月，降水量超過蒸發量800毫米。海區南部其實并無真正的“干季”，因為那里全年各月的降水量均超過蒸發量，尤其10月至翌年1月，可謂名副其實的雨季，降水量比蒸發量多750毫米左右。南沙群島的年降水量可達2200毫米，年降水日數多達170天。

南海海霧較少，主要出現在北部灣和廣東沿岸海域。海口年平均霧日最多，也只有41天，硇洲島24天，潿洲島19天，其他海域都在15天以下，鶯歌海和西沙群島幾乎全年無霧。

3 水文

3.1 海流

由于南海地區季風盛行，又大部分位于熱帶，對南海水文特征影響較大。南海季風漂流發達，海流隨季風的更替而變更。西南季風期，盛行東北向漂流，東北季風期，西南向漂流發展。

西南季風期間，來自爪哇海和南海南部的海水，經越南外海向東北流動，至臺灣島南部以南，其主流流入黑潮，另一分支經臺灣海峽流入東海。在越南沿岸，漂流強化成為夏季南海的強流區。在廣東沿岸，珠江口沖淡水隨西南季風向東北流動。在呂宋島西岸，一支來自蘇祿海的水流沿岸北上。這樣，在海區的西部、北部和中部均呈現東北向漂流。此外，由于季風漂流不斷將南海南部的海水向北輸送，造成南部失水，海平面下降；北部增水，海平面升高，導致部分沿越南沿岸向東北流去的漂流約在北緯11°處反轉向西南倒流，以補充南部的失水，它與西側的漂流構成一個順時針的水平環流。

東北季風期間的流況，與西南季風期相反。一部分黑潮水從巴士海峽進入南海，同時，部分東海沿岸水自臺灣海峽進入南海，在南海西部形成一支縱貫南北的西南向漂流，該漂流在越南沿岸強化，成為冬季南海的強流區之一。在南海東部有一支來自蘇祿海的西北向海流，至海區中部變成西流，加入越南沿岸的主流。在加里曼丹沿岸，有一支弱的西南向沿岸流。但是，冬季當西南向季風漂流充分發展時，一部分海水會在南部大陸架附近處形成堆積，海平面升高。與此同時，南海北部失水，海平面下降。因此西南向漂流的一部分水向東北倒流，形成了漂流的逆流，它與西部的漂流構成一逆時針的水平環流。兩個環流的西半環為季風漂流，東半環則為補償流。與此同時，南海海平面的起伏也有明顯的季節變化。

冬季和夏季均有黑潮的分支，經巴士海峽沿臺灣以南海域（冬季）或沿呂宋島西北外海（夏季）向西（冬）或西南（夏）流動，而后沿廣東岸外大陸坡外緣的深水區向西南流去。

南海上升流分布很廣，一年四季均有出現。尤其是在夏季西南季風期，越南東部的陸架邊緣、海南島東海岸、粵東沿岸等，都是上升流現象顯著的海區。冬季，在越南中部沿岸、粵東沿岸和臺灣淺灘一帶也有上升流出現。

3.2 水溫

除了北部沿岸以外，南海表層水溫終年很高，分布比較均勻，水平梯度較小。年平均表層水溫粵東近海約22.6℃，邦加島近海達28.6℃，南北相差較大。冬季，由于受來自臺灣海峽的沿岸冷水入侵的影響，北部粵東海區最低月平均表層水溫曾下降到15℃左右，水平梯度亦較大。其余大部分海區表層水溫仍高達24～26.5℃，南部大陸架區可高達27℃以上。陸架淺水區對流混合可及海底，水溫垂直分布均勻一致。但在深水區，溫躍層仍較強，上均勻層厚度約80至100米。此時南海東北部的有些區域，如陸坡附近，上、下溫躍層的走向相反，中間存在著等溫線自此向上下發散的層次，可能存在著流速為零處，從而出現上下層流向相反的現象，這是南海北部冬季溫度垂直結構的一個重要現象。夏季，全海區表層水溫分布幾乎均勻一致，水平梯度甚小。海區北部約為28℃，南部約為30℃。只在海南島東部，粵東以及越南沿岸，存在著幾個范圍不大的低溫區，這是受西南季風引起的上升流的影響。大部分海區海水層化現象顯著，并出現厚度較大的溫躍層。

海區水溫的季節變化較小，年變幅自北向南逐漸變小，粵東海區稍大，年溫差約10.8℃，北部灣南部約8℃，西沙附近海區約5.6℃。

3.3 鹽度

南海近岸和外海的鹽度分布有明顯區域性差異。近岸區多處在低鹽的沿岸水控制之下，鹽度較低，季節變化較大，鹽度變幅為2至3。外海深水區的鹽度分布為季風環流所左右，鹽度較高，水平梯度較小，年變幅小于1。冬季，來自太平洋的高鹽水舌，從巴士海峽順著季風漂流的路徑一直伸向海區西南部。同時，在南海中部低鹽水舌順著季風漂流之逆流的方向向東北擴展。夏季西南季風時，南海南部的低鹽水舌沿季風漂流的路徑向東北擴展，海區北部的高鹽水被壓向北方，而在加里曼丹北岸，則有高鹽水舌向西南部移動。因此，無論是冬季或夏季，高鹽水舌和低鹽水舌的同時并存、進退和消長，都是環流及其變化所造成的結果。這也導致了外海區鹽度發生明顯的季節性變化，海區中部年變幅更大。

此外，由于上升流的作用，在越南沿岸，粵東及海南島東岸，下層高鹽水升達海面附近，形成若干局部性的表層高鹽區。

3.4 潮汐

南海的潮汐主要是由太平洋經巴士海峽傳來的諧振潮。大部分海區潮型以不正規全日潮為主。正規全日潮分布于北部灣、呂宋島西岸中、北部、加里曼丹的米里沿岸、卡里馬塔海峽和泰國灣附近海區。不正規半日潮散見于巴士海峽、廣東近岸、越南中部近及南部部分近岸海域、馬來半島東南端、加里曼丹西北近岸等海域。北部灣灣口附近存在著一個全日分潮（K­1）的旋轉潮波系統。

南海潮差較小。粵西沿岸、北部灣、印支半島和加里曼丹沿岸潮差較大，達4米以上。粵東近岸次之，約為3米。南海中部、呂宋島西岸、越南中部沿岸最小，僅2米左右。最大潮差出現在北部灣頂端的北海港，可達7米。半日潮在泰國灣有兩個無潮點，北部灣也有相當于波節（無潮點）的同潮時線的密集之處。全日潮在泰國灣和北部灣以南各有一個無潮點。南海潮流較弱，速度小于50厘米/秒，而半日潮流則更弱。只有北部灣和粵西沿岸潮流稍強，流速在100厘米/秒左右。瓊州海峽中最大潮流流速可達250厘米/秒。

3.5 海浪

南海冬季盛行偏北浪，夏季盛行偏南浪。9月為過渡季節，10月偏北浪遍及北緯10°以北，11月至翌年4月，全海區盛行偏北浪。5月北緯5°以南偏南浪，以北浪向多變。6月偏南浪盛行。南海風浪較大，年平均波高大部分海區為1.5米左右，北部灣和泰國灣為0.5至1.5米。冬季以東北部和中部最大，平均約為2米。由此向南和東西兩岸波浪減小。夏季大浪取決于西南季風和臺風活動，有時會出現10米以上的波高。南海海浪平均周期為6至7秒，最大周期可達15秒以上。

4 陸地徑流

中國大陸注入南海的主要河流是珠江和韓江，中南半島注入南海的河流主要有紅河、湄公河等。中南半島河網豐富，越南沿海岸線平均每隔20千米就有一條河流入海。

珠江是中國南方最大河系，與長江、黃河、淮河、海河、松花江和遼河并稱中國七大江河。珠江舊稱粵江，是中國境內第三長河流，按年流量為中國第二大河流，全長2400千米。珠江原指廣州到入海口的一段河道，后來逐漸成為西江、北江、東江和珠江三角洲諸河的總稱。其干流西江發源于云南省東北部曲靖市沾益縣的馬雄山，干流流經云南、貴州、廣西、廣東四省（自治區）及香港和澳門特別行政區。在廣東三水與北江匯合，從珠江三角洲地區的8個入海口流入南海。珠江流域在中國境內面積44.21萬平方千米，另有約1.1萬平方千米在越南境內。

韓江是廣東省第二大江，是潮汕最大的河流。從發源地至東溪出海口，全長470千米，落差920米，流域總面積約3萬平方千米。韓江唐代稱惡溪，后因當地百姓為紀念韓愈被貶潮州時為當地做出的貢獻而得名，改稱韓江。北源汀江出福建西南寧化縣西南部武夷山，南流至廣東省大埔縣三河壩匯南源梅江后始稱韓江，到潮州以下河道分汊進入韓江三角洲，在澄海縣境和汕頭市區分別注入南海。韓江是潮（州）汕（頭）、興（始）梅（縣）與福建長汀的重要聯系水道。

紅河是越南最大的一條河流，也是越南北方最大的水系，由于流經紅土地帶，河水中夾帶大量紅土呈紅色而得名。紅河發源于中國云南的大理，上游稱為元江，經河口流入越南境內，全長1140千米，在越南境內的下游一段長500千米，流域面積約87000多平方千米。

“湄公”是老撾語的諧音，即”幸福之母”的意思。湄公河亦稱湄南河，中國境內稱瀾滄江。湄公河是東南亞最長的河流，全長4668千米，為世界第十二大河，亞洲第七大河。發源于中國青海省，流經西藏自治區與云南省，此后成為緬甸與老撾之間以及老撾與泰國之間的部分國際邊界，流經老撾、柬埔寨與越南，最后在胡志明市（西貢）南面注入南海。湄公河穿過柬埔寨的首都金邊之后分支，其中有2支分別進入越南，稱之為前江和后江，在臨近出海口處又分成9條支流入海，因此在越南也被稱為“九龍江”。