在大洋洋面上,大气低层风驱动着表层海水的流动,由于受到地球自转偏向力的影响,海水并不顺着风向流动,而是在北半球偏向它的右侧,在南半球偏向它的左侧。南美北部太平洋沿岸盛行东南信风,风向平行于海岸,因此海水的流动是离岸的,沿岸表层没有海水来补充,迫使表层以下的海水上升,以替代流走的海水,使这个地区出现冷海水上翻现象,生成巨大的涌升流,使得该地区海温偏低。涌升流把海洋深层营养丰富的物质带到海面,受到阳光照射后,浮游植物利用这些营养生成叶绿素使自己大量繁殖,为靠吞食浮游植物生存的浮游动物提供了丰富的食物,再影响到海洋食物链中高一层次上的鱼类等海洋生物。
当“厄尔尼诺”发生时,南美沿岸涌升流减弱,无法把海洋下层营养丰富的冷海水带到海面,正常的食物链遭到严重破坏,浮游生物大量减少,很多鱼类失去了赖以生存的食物。东风减弱又使赤道太平洋海平面高度西部降低、东部上升,表层海水沿赤道向东涌。这股较暖的海水在数月之后到达太平洋东侧时,被迫沿海岸向南和向北流动,导致鱼类大量迁徙或死亡。这种影响可以北至加拿大,南至智利中部沿岸。因此,“厄尔尼诺”常常给赤道中、东太平洋沿岸国家渔业带来巨大损失。例如,1970年秘鲁的鱼捕获量达1200万吨,而经过1972年的强“厄尔尼诺”,1973年陡降到200万吨以下。由于鱼类的大量消失,海鸟也因得不到食物而迁徙或死亡,南美沿岸国家又因此失去了宝贵的鸟粪肥料,使当地农业生产和国民经济也受到了很大影响。“厄尔尼诺”期间赤道东太平洋和秘鲁沿海等地区海平面高度上升也是海洋许多生物遭灾的一个原因。1982~1983年强“厄尔尼诺”期间,圣诞岛海平面高度上升,出现了大量海鸟被迫抛弃巢中幼鸟在茫茫无际的大洋上绝望地寻觅食物的惨象。其他海洋动物也难逃劫难,到1983年中期海洋状况恢复正常时,当年25%的成年海豹和海狮以及全部的幼崽丧生。
“厄尔尼诺”现象不但对海洋生物产生极其不利的影响,也会对气候产生影响。正常情况下,赤道太平洋地区东风强劲,处于太平洋东部的冷海水区域上方的空气温度低、密度大,难以把水汽抬升到能够成云致雨的高度。因此,这一带洋面上空通常为无云或少云天气,年降水量只有500毫米左右;而印度尼西亚以西的热带太平洋暖海水区域则雨水十分丰沛,年降水量一般在2000毫米以上。
但是,当某种原因引起信风减弱时,维持赤道太平洋海面东高西低的支柱被破坏,冷水与暖水的区域就要发生变化,西太平洋暖的海水迅速向东蔓延,以前覆盖在热带西太平洋海域的暖水层变薄,海温在太平洋西侧下降,东侧上升。同时,赤道东太平洋的涌升流也随信风减弱而减弱,暖海水逐步占据了赤道中、东太平洋地区。当这种增暖达到一定程度并持续几个月以上时,被称为一次“厄尔尼诺”事件。温暖的海域又是大气能量的宝库,它加热海洋上空的潮湿空气,潮湿空气变轻并上升,形成对流云,使得这些地区降雨增加。热带西太平洋地区的多雨区随着海洋温度的改变而向东移动,直接导致印度尼西亚、澳大利亚、印度发生干旱,中太平洋及南美太平洋沿岸国家异常多雨,甚至引起洪涝等灾害。例如,印度季风与“厄尔尼诺”有很大的相关性,在1871~1990年间发生的26次“厄尔尼诺”中有22年印度降水偏少或干旱,其中最严重的几次干旱都发生在“厄尔尼诺”年。在1991~1992年,1993年,1994~1995年三次“厄尔尼诺”事件期间,澳大利亚东部经历了近60多年来最严重的干旱,持续时间长达4年之久;中南半岛、菲律宾、印度尼西亚也先后发生了不同程度的干旱。“厄尔尼诺”引起的持续干旱,使得这些地区的粮食和经济作物受到严重损失。
“厄尔尼诺”不仅改变了整个热带太平洋上空的大气状况,而且还影响到热带的其他地区,甚至会导致热带以外地区的气候异常。研究表明,“厄尔尼诺”还与非洲东南部和巴西东北部的干旱有联系;也对大西洋飓风有明显影响,“厄尔尼诺”年大西洋飓风日数明显减少;对西太平洋台风的活动也有一定影响。“厄尔尼诺”年登陆中国的台风数也较少,如1997年只有4次台风登陆中国,明显少于常年的7~8次,但也有例外的情况,如1957~1958年及1991~1995年三次连续的“厄尔尼诺”期间中国也出现登陆台风较多的情况。此外,“厄尔尼诺”还与热带以外的地区如加拿大西部和美国北部暖冬以及美国南部冬季降水偏多相联系;与日本及中国东北的夏季低温、日本和中国的降水等也具有一定的相关性。但气候形成的原因是多方面的、错综复杂的,它常常是各种气候因子综合作用的结果。在热带地区,尤其是热带太平洋地区,“厄尔尼诺”对气候的影响最为显著;但在热带以外地区,如中国,“厄尔尼诺”对气候的影响就比较复杂。况且每次“厄尔尼诺”的出现时间、区域以及强度上都存在着很大的差异,不同类型的“厄尔尼诺”对气候造成的影响也不尽相同,很难断言“厄尔尼诺”发生时中国某个地区的气候一定会发生某种特定的异常。