厄尔尼诺（ENSO）对全球气候变化影响最大，其作为一种反复循环出现的海洋和大气模式，通过持续一到三年的厄尔尼诺和拉尼娜事件使东热带太平洋变暖和变冷。一旦厄尔尼诺或拉尼娜出现，从大洋洲到北美洲再到非洲，全球不同地区的可能性就会变热变冷、下更多的雨或者更干燥，大西洋飓风季节、美国西南部和非洲之角的干旱、中国东北的多雨、华东的台风等等都和其密切相关。

虽然 ENSO 的影响众所周知，但这种现象本身很难预测，处于 ENSO 中心位置的热带太平洋海域的海温并不完全像气候科学家所预期的那样发展。20 多年来，全球各大气候模型一直预测热带太平洋将逐渐转向“类厄尔尼诺”状态，即海水向东比向西变暖的速度更快。不过令人出乎意料的是，目前正在发生的情况正好相反，靠近亚洲一侧的西太平洋已经急剧变暖，但是异常持续的地下冷水上涌导致东太平洋大部分地区的平均海面温度略有下降。这看起来更像是一种接近拉尼娜的气候模式

1982 年至 2022 年赤道太平洋海面温度趋势。地图中的红色（蓝色）表示海面温度正（负）的趋势

热带太平洋大气的背景状态，即沃克环流，是由东西海面温度差异推动的，如果西太平洋的温度升温速度快于东太平洋，背景热带环流可能会变得更像拉尼娜现象 ，当空气上升到西太平洋非常温暖的水域上方，并在东太平洋下沉，那里的冷水占主导地位。推动沃克环流的是太平洋热带上方几公里处的西向气流和地表的东向气流，也就是著名的信风。当沃克环流很强时，就像拉尼娜期间一样，从东吹向西的信风增强，厄瓜多尔和秘鲁附近的冷水上升流更多。当沃克环流减弱时，信风减弱甚至逆转，由此产生的西风表面风可以将温暖的海水一直推到南美海岸。通常的上升流减弱，厄尔尼诺现象就位。温暖的水导致比平常更东边数千公里的空气上升，有助于抑制沃克环流并扭转远处的其他天气模式。

在以网的假设中因为全球气温持续上升东太平洋就会开始比西部变暖更快，那么整个热带太平洋的环流可能会变得更像厄尔尼诺现象。但至少从 1980 年开始，热带太平洋变暖模式在观测中变得更像拉尼娜现象，西太平洋的海温比东太平洋变暖得更快，并且沿赤道太平洋从东向西吹的地面风更强 。这与预测未来的类似厄尔尼诺现象的趋势完全相反。气候界正在激烈争论目前观察到的类似拉尼娜现象的趋势是由温室气体驱动还是有自然原因。由于海洋的自然变化缓慢，因此很难在短期观测记录中估计全球变暖的信号，人们很难可靠地估计1970 年代末之前的趋势，那个时代卫星尚未普及，而这个问题在 1950 年代之前变得模糊，当时的仪器数据（主要来自船舶）在测量中存在较大的误差。理想情况下，人们希望使用尽可能长的记录，比如可追溯到 1800 年代的数据来估计趋势，但这会受到时空差距的阻碍。凭借 40 年来的卫星数据，目前更准确地评估整个热带太平洋的海温变化，但由于记录较短，因此很难将趋势与 ENSO 事件的随机堆积区分开来。

有迹象表明拉尼娜事件本身正变得越来越频繁，例如，自 2003 年年中以来，有 10 个“年”（7 月至 6 月）拉尼娜现象占主导地位，但厄尔尼诺现象只有 6 个“年”。在达到中等强度阈值的年份中，有七个是拉尼娜现象，但只有两个是厄尔尼诺现象。这些差异于越来越难以将其归因于正常的自然差异。它可以被归结为太平洋十年涛动PDO，一种约以10年為周期尺度的太平洋气候变化现象，变换周期通常为20～30年。PDO的特征为太平洋北纬20度以北区域表层海水温度异常偏暖或偏冷，在太平洋十年涛动正相位期间西太平洋偏冷而东太平洋偏暖，在负相位期间西太平洋偏暖而东太平洋偏冷。然而，这一现象在很大程度上也受到厄尔尼诺现象本身的影响。鉴于厄尔尼诺现象与目前的大气和海洋条件完全相反，通常只需要大约9到12个月，热带地区就会摆回到更典型的沃克环流。相比之下，拉尼娜现象，某种超强版本的沃克环流。可以持续或重复出现长达三年之久，就像刚刚过去的3年一样。

气候模型的解释是，沃克环流会随着温室气体增加的特定辐射通量发散而增强。增加的温室气体导致对流区域的上升更强，因为更温暖和更潮湿的空气降低了大气能量。东太平洋的冷水上涌可能会阻止变暖，海洋深处最冷的水域感受到气候变化的影响较慢，为当地的变暖速度提供一个突破口。另一个可能导致更多类似厄尔尼诺现象变化的机制是，全球变暖的辐射效应（热量从表面向上转移）将导致热带大气层变得更加稳定，减缓沃克环流，削弱东太平洋的上升气流，并导致那里更多的变暖。

值得一提的是，寒冷、偏远的南大洋可能是太平洋令人费解的趋势的重要组成部分。与东热带太平洋非常相似，南大洋是地球上为数不多的自 1980 年代以来海面温度变冷而不是变暖的区域之一，尽管南极半岛表面明显变暖并且人们担心长期深海洋变暖，现在一般认为是热带太平洋触发了中高纬度地区的天气和气候影响。

一些容易被忽视的细节让厄尔尼诺的预测变得更加困难，比如温跃层，这是一种将较暖的近地表水与较冷的深水分开的海洋边界，在整个热带太平洋，温跃层深度通常从西部的约140米到东部的约15米不等，这与太平洋赤道从西到东 2000公里的距离相比，差异性变得不足一提，这导致了预测上的误差，比如气候模型认为东太平洋在 2011 年、2013 年、2014 年和 2017 年的 5 月至 8 月期间变暖，迎来厄尔尼诺，但所有模型预测最后都是错误的，这四年中只有一年，即 2014 年，太平洋地区达到了厄尔尼诺现象的门槛。而且这种情况直到 2014 年秋季才发生，并且此次厄尔尼诺非常弱，最终也许会被重新归类为中性。

未来西太平洋上空的空气可能变得更加湿润，促进更强烈的对流（阵雨和雷暴），从而加强沃克环流。与此同时，在印度洋-太平洋暖池的外围，卷云覆盖的收缩可能会让更多的红外辐射逃逸到太空，从而导致更多的地表降温，再次帮助创造更像拉尼娜现象的海面温度模式。

当然这只是科学家的假设，就像前述所言，记录时间太多以至于无法准确的把握年际差异，类厄尔尼诺还是类拉尼娜还需要更多时间去考证。