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이 현상은 에콰도르에서 칠레에 이르는 지역의 어업과 농업에 피해를 주고 국지적 일기에 나쁜 영향을 미칠 뿐만 아니라 태평양의 적도지방과 때로는 아시아 및 북아메리카에도 광범위한 기상 이상현상을 일으킨다.

엘니뇨라는 이름은 원래 19세기에 페루 북부의 어부들이 해마다 크리스마스 때가 되면 적도 부근에서 남쪽으로 내려오는 따뜻한 바닷물을 지칭하던 명칭이었다. 그후 페루 과학자들은 몇 년의 간격을 두고 바닷물에 좀더 심한 변화가 일어나고, 평소에는 건조 해안에 큰 재난을 가져오는 주기적인 홍수가 바로 이 현상과 관련되어 있으며, 이런 열적 이상현상이 1년 이상 지속된다는 사실을 발견했다.

20세기에는 그보다 더 이례적인 사건들이 일어나 세계적인 주목을 끌었고, 결국 이 명칭의 의미는 해마다 적도 부근에서 내려오는 따뜻한 바닷물 대신 이런 이례적인 현상을 가리키게 되었다. 엘니뇨 현상의 시기와 강도는 매우 다양하다. 1525년 이례적으로 사막에 비가 내린 것이 처음 기록된 것은 스페인 정복자인 프란시스코 피사로가 페루 북부에 상륙했을 때였다. 사학자들은 스페인인들이 사막의 비와 식물들에 적응해 생활했기 때문에 잉카 제국을 좀더 쉽게 정복할 수 있었을 것이라고 말한다.

엘니뇨 현상의 강도는 매우 다양해 약간의 온도이상(溫度異常：2~3℃)으로 일부 지역에 약간의 영향을 미치는 경우도 있지만, 심한 온도이상(8~10℃)으로 전세계의 기후변동을 일으키는 경우도 있다. 엘니뇨 현상은 전형적으로 3, 4년 간격으로 일어나며, 강한 엘니뇨 현상은 그보다 더 드물게 나타난다.

그러나 엘니뇨 현상의 주기는 매우 다양하고, 해양 조석(潮汐)이 일정한 주기를 갖거나 예측할 수 있는 것에 반해서 이 현상은 비주기적이고 예측할 수 없다.

1930년대에 길버트 워커가 시작한 연구를 바탕으로 기후학자들은 열대 대기에서도 몇 년 간격으로 이와 유사한 현상이 일어나는 것을 발견했다. 워커는 이 현상을 남방 진동(Southern Oscillation/SO)이라 불렀다.

엘니뇨와 SO는 1쌍을 이루며 각각 해양과 대기에서 대규모 상호작용을 하는 '엘니뇨 남방 진동'(ENSO)의 구성요소들인 것 같다. ENSO의 따뜻한 기간 동안 남태평양의 무역풍계는 '시소'(seesaw)라고 부르는 상태변화를 겪는다. 이 변화에서는 남태평양 동부지역의 고기압이 약해지고, 오스트레일리아 북부와 인도네시아 상공의 저기압이 상승하기 때문에 적도를 따라 서쪽으로 부는 무역풍이 약해진다. 기압변화와 약해진 무역풍은 따뜻한 표층수를 태평양 서부에서 적도를 따라 동쪽으로 이동시켜 동쪽 지역에서는 따뜻한 표층수가 더 두꺼워진다.

정상적인 조건에서는 남아메리카에서 북쪽으로 바람이 불면 얕고 따뜻한 표층수 아래에서 영양염이 풍부한 용승류(湧昇流)가 솟아오른다. 이 영양염(주로 인산염과 질산염)은 물고기의 먹이인 광합성을 하는 플랑크톤에 풍부한 식량을 제공한다. 그러나 엘니뇨 현상 동안에는 두꺼워진 표층수가 연안풍에 의한 용승류를 억제시키고, 이에 따라 영양분을 공급받지 못한 표층수는 영양염이 부족해져 연안 생태계가 평소처럼 풍부한 생산력을 유지할 수 없게 한다. 또한 많은 물고기들이 엘니뇨 현상의 영향을 덜 받는 곳으로 먹이를 찾아 이동하기 때문에 그결과 이 지역에 있는 나라들의 어획고가 일시적으로 감소한다.

1972~73년에 일어난 엘니뇨 현상은 지역 경제에 타격을 주었을 뿐만 아니라 세계의 상품 시장에도 영향을 미쳤다. 적도 부근의 태평양 바닷물이 따뜻해지면 대기에도 대규모적인 이상현상이 유발된다. 에콰도르나 페루 북부지방에서는 강우량이 몇 배로 늘어나 연안성 홍수를 일으키고, 토양을 침식시켜 운송과 농업에 큰 어려움을 준다. 강한 엘니뇨 현상이 일어나면 인도네시아와 오스트레일리아 및 남아메리카 북동부에는 가뭄이 수반되고, 열대에는 열대 폭풍우의 형태가 바뀐다.

좀더 강한 엘니뇨 현상이 일어나면 대기의 '원거리 연관' 작용이 광범위하게 일어나 북아메리카와 남아메리카의 고위도 지역에는 이례적으로 추운 겨울 날씨가 유발된다. 20세기에 가장 강한 엘니뇨 현상은 1982년 중반에 시작하여 1983년 중반에 끝났다. 이 기간 동안 열대 태평양 동부와 그 서쪽에 있는 대부분의 적도 지역에서는 표층수의 수온이 평소보다 5~10℃ 정도 상승했다.

오스트레일리아에는 심한 가뭄이 닥쳤고, 태풍은 훨씬 동쪽으로 이동하여 타히티에서 발생했다. 또한 칠레 중앙지역은 기록적인 호우와 홍수를 겪었다. 북아메리카 서해안에는 1982~83년으로 넘어가는 겨울에 이례적인 폭풍이 몰아쳤고, 멕시코에서 알래스카에 이르는 지역의 어획고가 크게 변했다.