本发明属于虚反射压制技术领域，公开了一种模拟退火虚反射压制的方法、海上地震勘探系统，给定R、Δts和Δtr三个参数的初始解组、约束数组，给定一个初始温度T和终止温度Tj以及迭代次数L；采用经过优化后的模拟退火算法，分别给出衰减函数参数α、超快速退火参数C和淬火因子Q的值；每进行一次迭代就会产生一组新解，通过比较新解和旧解得到的地震记录和原始记录误差的L1范数来逐步逼近寻找最优解组；L1范数小的一组解会被保留并参与下一次的迭代而L1范数大的解组会被舍弃，以此寻找最优参数解；通过虚反射压制处理来验证方法有效性。本发明能有效地对虚反射进行压制、准确求解鬼波算子的参数；分段退火的方式能保证温度均匀下降，提高反演效率和精度。