Thông thường, nhiệt độ trung bình năm của lớp nước bề mặt trên vùng biển nhiệt đới Đông Thái Bình Dương dao động trong khoảng 21-26°C, ở phía Tây dao động trong khoảng 28-29°C, nghĩa là phân bố nhiệt độ ngang theo xích đạo có xu hướng giảm dần từ Tây sang Đông. Ở Tây Thái Bình Dương và các vùng biển lân cận mưa nhiều, ngược lại, ở Đông Thái Bình Dương và các vùng bờ biển lân cận thuộc Nam Mỹ ít mưa.

Trong những trường hợp bất thường, khi xảy ra hiện tượng El Nino, nhiệt độ bề mặt nước biển khu vực nhiệt đới Đông Thái Bình Dương (Vùng biển ngoài khơi Peru, Ecuador, Chi Lê) đột ngột tăng lên mạnh mẽ, cao hơn bình thường từ 4-5°C hoặc có thể hơn. Ngược lại, khu vực Tây Thái Bình Dương lại trở nên lạnh hơn so với bình thường. Sự thay đổi này khiến vùng mưa nhiều ở Tây Thái Bình Dương bị dịch chuyển về phía Đông, làm cho khu vực phía Đông và trung tâm Thái Bình Dương trở nên ấm hơn và mưa nhiều hơn, ngược lại, ở Tây Thái Bình Dương vốn nóng và ẩm sẽ trở nên mát hơn và khô hơn.

Hiện tượng El Nino xảy ra trên khu vực nhiệt đới Thái Bình Dương song phạm vi ảnh hưởng của nó rất rộng lớn, hầu như toàn cầu với mức độ khác nhau và hệ quả tác động cũng rất đa dạng. Có thể khái quát những ảnh hưởng chủ yếu của hiện tượng El Nino đến thời tiết một số khu vực như sau: ở khu vực nhiệt đới Tây Thái Bình Dương và các vùng lân cận thuộc Đông Nam Á, các hoạt động mưa, bão, dông giảm đi, các vùng phía Bắc Australia, Indonexia, Philippin, … trở nên khô hạn dị thường. Ngược lại, ở vùng nhiệt đới trung tâm, Đông Thái Bình Dương và bờ phía Tây của Nam Mỹ, các vĩ độ cận nhiệt đới Bắc Mỹ vốn ít mưa và khô lại mưa nhiều hơn và ẩm ướt.

Ngược lại, khi xảy ra hiện tượng La Nina, ở vùng phía Đông và Trung tâm Thái Bình Dương, hoạt động đối lưu yếu hơn bình thường, làm cho vùng này vốn ít mưa càng ít mưa hơn, khô hạn nghiêm trọng hơn. Ở vùng phía Tây Thái Bình Dương và lân cận, bao gồm Đông Nam Á, nói chung, đối lưu tăng lên, hoạt động dông bão mạnh mẽ hơn, mưa nhiều hơn.

Hiện tượng El Nino, La Nina có liên quan đến sự dao động của khí áp mặt biển giữa Đông và Tây khu vực xích đạo Thái Bình Dương đây là phát hiện của nhà khí tượng người Anh Gilbert I.Walker (1904), và ông gọi sự tồn tại của sự dao động khí áp ở hai phía Đông và Tây của khu vực xích đạo Thái Bình Dương là Dao động Nam (Southern Oscillation - SO) và coi đó là một dạng dao động khí hậu giữa các năm. Hơn 40 năm sau đó, nhà khí tượng người Mỹ gốc Na Uy là Jacob Bjerknes đã nhận ra El Nino có liên quan đến sự dao động cỡ lớn trong hoàn lưu tín phong ở bán cầu Bắc và bán cầu Nam khu vực Thái Bình Dương và ông đã nhanh chóng gắn sự dao động này của tín phong với Dao động Nam.

Dao động Nam là sự dao động quy mô lớn từ năm này qua năm khác trong trường khí áp mặt biển giữa vùng gần phía Bắc Autralia và vùng gần Trung tâm Thái Bình Dương. Mỗi khi khí áp ở vùng phía Tây xích đạo Thái Bình Dương tăng lên thì khí áp ở vùng Đông Thái Bình Dương giảm đi, và ngược lại.

Hiện tượng El Nino và Dao động Nam có quan hệ chặt chẽ với nhau, có thể coi chúng là những thành phần của cùng một hiện tượng nên được gọi chung là El Nino-Southern Oscillation, viết tắt là ENSO.  

Nhiệt độ bề mặt biển (SST)  là một đại lượng rất quan trọng trong việc nghiên cứu đại dương và khí quyển vì nó liên quan trực tiếp và là điều kiện trao đổi nhiệt, động lực giữa đại dương và khí quyển. Nhiệt độ bề mặt biển là đầu vào quan trọng và là dữ liệu đồng hóa cho các mô hình dự báo hoàn lưu khí quyển nên SST là một đặc trưng của ENSO được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất trong các nghiên cứu về hiện tượng này. Nhiệt độ bề mặt biển được quan trắc thường xuyên góp phần để chúng ta có đầy đủ thông tin về đặc trưng trên các vùng biển, đặc trưng này được xem như là một chỉ số biểu thị cường độ của ENSO.

Hiện nay, các nước trên thế giới thường xác định các pha và đợt ENSO thông qua chuẩn sai nhiệt độ bề mặt nước biển (SSTA) các khu vực Nino. Tuy nhiên, khu vực Nino sử dụng để tính SSTA, ngưỡng giá trị SSTA của các pha ENSO và thời gian kéo dài trung bình trượt của SSTA có thể khác nhau. Một số nghiên cứu khác sử dụng chỉ số SOI để xác định các pha ENSO.

Trung tâm dự báo khí hậu (CPC) Hoa Kỳ khi nghiên cứu về ENSO đã nhận thấy SSTA khu vực NINO3.4 có tương quan lớn nhất đến các biểu hiện xảy ra pha ENSO nên CPC đã sử dụng SSTA để xác định các pha ENSO. Theo CPC một đợt El Nino xuất hiện khi 5 tháng liên tục SSTA trượt 3 tháng tại khu vực NINO3.4 ≥ 0,5°C và một đợt La Nina xuất hiện khi 5 tháng liên tục SSTA trượt 3 tháng tại khu vực NINO3.4 ≤ - 0,5°C, trường hợp -0,5°C<NINO3.4<0,5°C được gọi là pha trung tính (NON ENSO). Cường độ của ENSO cũng được sử dụng: khi SSTA tại khu vực Nino 3.4 ≥ 1°C (≤ -1°C) tương ứng với El Nino (La Nina) trung bình và khi SSTA ≥ 1,5°C (≤ -1,5°C) tương ứng với El Nino (La Nina) mạnh. Chỉ số trên được gọi là chỉ số Nino đại dương (Oceanic Niño Index – ONI), đây là chỉ số được nhiều cơ quan nghiên cứu khí hậu trên thế giới sử dụng hoặc tham chiếu.

Ngoài ra, cơ quan Đại dương – Khí quyển Hoa Kỳ (NOAA) đã đưa ra một chỉ số ENSO tổng hợp (Multi variate ENSO Index - MEI) được tính trên cơ sở 6 biến là: khí áp mực biển, các thành phần vĩ hướng và kinh hướng của tốc độ gió bề mặt, nhiệt độ mặt nước biển, nhiệt độ không khí bề mặt và tổng lượng mây. MEI phản ánh đặc trưng của ENSO trong mối tương tác giữa đại dương và khí quyển. Giá trị dương của MEI đặc trưng cho pha nóng và giá trị âm đặc trưng cho pha lạnh của ENSO.

El Nino là một thuật ngữ bắt đầu xuất hiện nhiều từ thế kỷ 17, đây là cách đặt tên cho một hiện tượng thời tiết bất thường ảnh hưởng lớn tới cuộc sống của ngư dân Peru, họ phát hiện ra rằng có một số năm sản lượng đánh bắt cá của ngư dân khu vực này giảm đột ngột, kèm theo đó là lượng mưa tăng lên rất nhiều. Ngư dân cũng nhận thấy rằng, khi những hiện tượng trên xảy ra có một dòng hải lưu ấm xuất hiện ngoài khơi nước họ, đồng thời dòng hải lưu chảy từ phía nam lên dọc theo bờ biển Bắc Mỹ (Hải lưu Humboldt) yếu đi bất thường. El Nino nguyên gốc tiếng Tây Ban Nha là  El Niño, theo tiếng Tây Ban Nha El Niño được hiểu là “Cậu bé”. Người dân nhận thấy những năm dòng biển ấm xuất hiện sản lượng đánh bắt cá của họ giảm từ khoảng từ tháng 6 xuống thấp nhất vào gần Lễ Giáng sinh vậy nên họ đặt tên cho sự xuất hiện này là El Niño với ý nghĩa là “Cậu bé Giáng sinh” hay “Chúa hài đồng”.

Mặc dù hiện tượng El Nino gắn liền với các đợt mưa lũ lớn ở bờ tây Nam Mỹ và ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền kinh tế các quốc gia nằm ở phía tây Nam Mỹ đã được ghi nhận từ rất lâu nhưng lúc nào hiện tượng này xảy ra và nó ảnh hưởng thế nào đến thời tiết, thiên tai các khu vực khác trên thế giới thì phải gần đây khi khoa học ngày càng phát triển các nghiên cứu của các nhà khí tượng học mới cho chúng ta thấy rõ hơn.

Thể hiện rõ rệt nhất trong điều kiện El Nino là sự tăng lên dị thường của nhiệt độ bề mặt nước biển dọc theo bờ biển và ngoài khơi khu vực Trung và Nam châu Mỹ, mở rộng về phía Tây đến vùng biển xích đạo Đông TBD. Trong điều kiện La Nina diễn ra trạng thái ngược lại, nhiệt độ bề mặt nước biển trên vùng biển ven bờ và ngoài khơi Trung và Nam Mỹ lạnh đi dị thường, làm cho vùng đối lưu sâu bị dịch chuyển xa về phía Tây Thái Bình Dương xích đạo. Một ví dụ về sự thay đổi của nhiệt độ rõ rệt là đợt El Nino năm 1997-1998: nhiệt độ tăng dị thường ở các vùng Bắc, Trung và Nam Mỹ,  Bắc Trung Quốc, Châu Á Thái Bình Dương xích đạo, Đông và Nam Phi, Tây Ấn độ Dương xích đạo; nhiệt độ giảm ở một số vùng của Bắc và Trung Âu và một số vùng Đông Nam của Bắc Mỹ.

Với Việt Nam chúng ta, về ảnh hưởng của ENSO đến thời tiết, thiên tai đã được nhiều nhà khí tượng và khí hậu học quan tâm nghiên cứu. Nhìn chung trên quy mô cả nước, các nghiên cứu đều cho thấy khi xảy ra hiện tượng El Nino lượng mưa có xu thế thiếu hụt, các đợt mưa lớn ít hơn, nhiệt độ cao hơn trung bình nhiều năm (TBNN), nắng nóng diễn ra gay gắt, kéo dài, các hiện tượng dông lốc gia tăng và gây nhiều thiệt hại, nguy cơ bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) có xu thế thấp hơn các năm La Nina. Trong khi đó các năm La Nina, nhìn chung nền nhiệt độ có xu thế thấp hơn TBNN, các đợt rét đậm, rét hại xảy ra nhiều hơn, lượng mưa có xu thế gia tăng, nhiều các đợt mưa lớn gây lũ lụt nghiêm trọng, nguy cơ bão và ATNĐ có xu thế cao hơn TBNN. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho thấy những năm có sự chuyển pha thời tiết từ El Nino sang La Nina mới là những năm có diễn biến thời tiết, thiên tai phức tạp nhất, thống kê cho thấy, nhiều các kỷ lục về thiên tai, thiệt hại do thiên tai được lập trong các năm có sự chuyển pha thời tiết nói trên. Ngoài ra, các nghiên cứu cũng cho thấy trong những năm gần đây dường như sự gia tăng nhiệt độ do biến đổi khí hậu đang làm cho các năm La Nina thời tiết, thiên tai có xu thế ôn hòa hơn, diễn biến thiên tai ít phức tạp hơn trước đây điển hình như năm 2021 và 2022. Tuy nhiên các năm El Nino thì mức độ nắng nóng, thiên tai do dông lốc, mưa đá gia tăng khá rõ.

Năm nay (2024) là một năm có sự chuyển pha thời tiết từ El Nino đầu năm sang La Nina cuối năm nên dự báo thiên tai năm nay sẽ rất phức tạp. Khi nghiên cứu những gì diễn ra trong quá khứ cho thấy điểm chung nhất trong những năm chuyển pha thời tiết từ El Nino sang La Nina gồm 1998, 2010, 2016 và 2020 cho thấy những năm chuyển pha thời tiết thiên tai diễn ra khốc liệt để lại nhiều dấu ấn, nhiều thiệt hại cả người và của rất nghiêm trọng. Cả 4 năm nói trên đều xảy ra mưa lũ đặc biệt lớn ở khu vực miền trung gây thiệt hại nghiêm trọng. Năm 1998 và năm 2020 bão, ATNĐ ảnh hưởng đến nước ta đạt mức kỷ lục, năm 1998 chỉ trong vòng 1 tháng (Từ 14/11 – 14/12) nước ta liên tiếp hứng chịu đến 5 cơn bão gây thiệt hại lớn đặc biệt ở Trung và Nam Trung bộ, năm 2020 trong năm có đến 8 cơn bão và ATNĐ ảnh hưởng trực tiếp đến nước ta. Ngược lại với Trung Bộ khu vực Nam Bộ và Bắc Bộ trong những năm chuyển pha nói trên nhiều nơi lại thiếu hụt lượng mưa nghiêm trọng, hạn hán và xâm nhập mặn cũng gây nhiều tổn thất cho sản xuất nông nghiệp. Năm 1998, Bắc Bộ chỉ mưa to trong tháng 6 – 7, từ tháng 8 trở đi ít mưa, lượng mưa cả năm thiếu hụt đến 10 – 50%, không chỉ Bắc Bộ mà cả khu vực Bắc Trung Bộ từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh lượng mưa cũng thiếu hụt lớn, gây khô hạn từ cuối năm 1998 kéo dài đến đầu năm 1999, lũ khu vực Bắc Trung Bộ trong năm 1998 cũng thấp nhất trong vòng 36 năm. Tình trạng thiếu hụt lượng mưa ở Bắc Bộ tiếp tục xảy ra trong các năm 2010 và 2020, với Nam Bộ thì năm 2016 và 2020 là những năm hạn mặn lịch sử, đặc biệt năm 2016 hạn mặn khốc liệt làm sản lượng lương thực của vựa lúa Đồng bằng Sông Cửu long giảm sâu kéo theo tăng trưởng kinh tế của nước ta hụt giảm đáng kể.

Với người dân miền trung, “đại họa năm thìn” trở  thành một ám ảnh kinh hoàng cho nhiều thế hệ, nhắc đến trận lụt năm Thìn – 1964 người dân từ Thừa Thiên Huế đến Quảng Ngãi, đặc biệt là các địa phương nằm bên sông Vu Gia, Thu Bồn còn như vẫn nguyên nỗi đau thương khi có đến gần 10.000 người chết và mất tích, hàng nghìn nhà cửa, tài sản của người dân bị nhấn chìm và cuốn trôi ra biển. Làng Đông An nằm nơi thượng nguồn sông Thu Bồn (xã Ninh Phước, huyện Nông Sơn, Quảng Nam) chỉ trong một đêm, gần 1.500 dân bị lụt nhấn chìm, chỉ có 19 người sống sót. Năm 1964 cũng là một năm chuyển pha thời tiết từ El Nino sang La Nina. Ngoài ra, thêm một năm chuyển pha thời tiết có mưa bão kỷ lục nữa là năm 1983, trong một tháng 4 cơn bão và 1 cơn áp thấp đổ bộ vào nước ta gây ra lũ lụt rất lớn và thiệt hại nặng nề.

Khu vực Hà Tĩnh và Quảng Bình mưa lũ năm 2010, 2016 và 2020 cũng đã để lại nhiều đau thương, mất mát và thiệt hại rất lớn, đặc biệt năm 2020 cũng trở thành nổi ám ảnh đến giật mình mỗi khi nhắc đến của người dân Hà Tĩnh.

Thời tiết, thiên tai ngày càng bất thường do biến đổi khí hậu, những kỉ lục của các yếu tố khí tượng, các yếu tố cực đoan của thiên tai liên tục được thiết lập, năm sau cao hơn năm trước. Nhìn lại những thống kê lịch sử ta thấy rằng năm chuyển pha thời tiết như năm 2024 thì xác suất xảy ra thiên tai, bão lũ nghiêm trọng là rất cao đặc biệt là khu vực Trung Bộ.

Để hạn chế thấp nhất những thiệt hại cần nhận diện sớm các nguy cơ, thường xuyên theo dõi các thông tin dự báo, nâng cao khả năng ứng phó sớm và luôn chủ động trong mọi tình huống. Bên cạnh đó cần sự nổ lực rất lớn của các cơ quan chuyên môn nâng cao năng lực dự báo thiên tai, nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ trong dự báo cảnh báo, phục vụ phòng chống thiên tai; sự phối hợp nhịp nhàng của chính quyền các cấp với các cơ quan phòng chống thiên tai trong truyền thông, tuyên truyền các thông tin dự báo, cảnh báo và các kỹ năng phòng chống thiên tai có vai trò rất lớn trong nâng cao khả năng chống chịu với thiên tai, làm giảm thiểu các thiệt hại do thiên tai gây ra.