Dans des conditions normales, les alizés soufflent d'est en ouest le long de l'équateur, empilant les eaux chaudes de surface dans le Pacifique occidental, du côté de l'Australie et de l'Asie du Sud-Est. En contrepartie, les eaux froides des profondeurs remontent le long des côtes péruviennes et équatoriennes : c'est l'upwelling. La thermocline (la frontière entre les eaux chaudes superficielles et les eaux froides profondes) est donc inclinée, peu profonde à l'est, plus enfouie à l'ouest. Cette configuration entretient une convection atmosphérique intense au-dessus du Pacifique occidental, nourrissant les pluies de mousson en Asie et en Océanie.

• El Niño est la phase chaude du cycle. Les alizés s'affaiblissent, parfois jusqu'à s'inverser partiellement. Sans cette pompe atmosphérique, les eaux chaudes accumulées à l'ouest reflux vers l'est, réchauffant anormalement la surface du Pacifique central et oriental. L'anomalie de température peut dépasser +3 à +5 °C au large du Pérou. La thermocline s'aplatit, l'upwelling s'affaiblit ou cesse, privant les pêcheries côtières des nutriments remontant des profondeurs. La convection se déplace vers le Pacifique central, tandis que l'Australie, l'Indonésie et le sous-continent indien connaissent sécheresses et risques d'incendies accrus. À l'inverse, les côtes d'Amérique du Sud sont frappées de pluies torrentielles et d'inondations. À l'échelle planétaire, El Niño réchauffe la moyenne des températures globales, et les années El Niño intenses correspondent généralement aux records de chaleur les plus élevés.

• La Niña est la phase opposée, froide. Les alizés se renforcent, l'upwelling s'intensifie, la thermocline se penche encore davantage qu'en conditions normales. Les eaux de surface du Pacifique oriental deviennent exceptionnellement froides. La convection s'intensifie au-dessus de l'Australie et de l'Asie, apportant des pluies abondantes voire des inondations sur ces régions, tandis que des sécheresses sévèrent touchent l'Amérique centrale et le sud des États-Unis. La Niña tend à légèrement refroidir la température globale moyenne.

Le phénomène est connu des populations côtières d'Amérique du Sud depuis des siècles. Son nom vient du fait que les pêcheurs péruviens observaient l'afflux d'eaux chaudes vers Noël (El Niño = l'Enfant [Jésus]). Sa compréhension scientifique moderne remonte aux travaux de Jacob Bjerknes dans les années 1960, qui identifia la boucle de rétroaction entre la circulation de Walker dans l'atmosphère et les températures océaniques. Depuis lors, des modèles de prévision permettent d'anticiper les épisodes ENSO avec plusieurs mois d'avance, une capacité essentielle pour la gestion agricole, hydraulique et sanitaire de nombreux pays.

Les impacts climatiques concrets d'El Niño sur les continents.
El Niño imprime sa signature sur chaque continent de manière distincte, à travers des anomalies de température, de précipitations et d'événements extrêmes qui se répètent avec une cohérence remarquable d'un épisode à l'autre.

Amérique du Sud et côtes pacifiques. 
C'est en Amérique du Sud qu'El Niño frappe le plus directement, par définition. Les côtes du Pérou et de l'Équateur, normalement baignées par les eaux froides de l'upwelling, se retrouvent subitement au-dessus d'une mer réchauffée de plusieurs degrés. L'humidité s'évapore massivement, l'atmosphère devient instable, et des pluies d'une violence inouïe s'abattent sur des régions qui ne disposent d'aucune infrastructure pour les absorber. L'épisode de 1997-1998, l'un des plus puissants jamais enregistrés, a provoqué des glissements de terrain, la destruction de routes et de villages entiers, et engendré des pertes estimées à 35 milliards de dollars rien qu'au Pérou. Paradoxalement, le nord-est du Brésil et l'Amazonie connaissent à la même époque des sécheresses sévères et des incendies, car le réchauffement océanique modifie les flux atmosphériques sur l'ensemble du continent.

Amérique du Nord. 
En Amérique du Nord, le signal est plus nuancé mais bien réel. Le sud-ouest américain (Texas, Arizona, Nouveau-Mexique) subit des sécheresses prolongées qui tarissent les réservoirs et ravagent l'agriculture. La Californie présente un cas paradoxal : selon la trajectoire précise du jet-stream modifié par El Niño, elle peut au contraire recevoir des pluies abondantes, parfois catastrophiques. Autre effet notable : El Niño réduit le cisaillement vertical des vents dans l'Atlantique, ce qui bride la formation des ouragans, une des rares conséquences potentiellement bénéfiques du phénomène.

Asie du Sud et du Sud-Est. 
C'est peut-être en Asie du Sud et du Sud-Est où les conséquences humaines sont les plus graves, en raison des densités de population colossales. L'Inde voit sa mousson s'affaiblir significativement lors des épisodes El Niño intenses. C'est une catastrophe pour une agriculture qui fait vivre plus d'un milliard de personnes. L'Indonésie, les Philippines et la Malaisie subissent des sécheresses extrêmes accompagnées d'incendies de tourbières et de forêts tropicales, dont les fumées ont parfois rendu l'air irrespirable sur des millions de kilomètres carrés, comme en 1997. Ces épisodes libèrent par ailleurs des quantités massives de CO2, rétroagissant sur le climat global.

Australie. 
Peu de pays sont aussi intimement liés à l'ENSO que l'Australie. Les sécheresses australiennes les plus dévastatrices (le Dust Bowl des années 1930, la Fédération Drought de 1895-1903, la Millennial Drought des années 2000) coïncident systématiquement avec des épisodes El Niño prolongés. Les récifs coralliens de la Grande Barrière souffrent également : le réchauffement océanique associé déclenche des épisodes de blanchiment massif, dont certains irréversibles.

Afrique.
L'Afrique orientale et australe est frappée par des sécheresses récurrentes pendant les épisodes El Niño, affectant l'Éthiopie, le Kenya, la Tanzanie, le Zimbabwe et la Zambie. Ces déficits pluviométriques se traduisent directement en crises alimentaires, puisque l'agriculture y reste largement pluviale. L'épisode de 2015-1016 a ainsi précipité une crise humanitaire sévère dans toute l'Afrique australe.

Effet planétaire sur les températures.
Au-delà des impacts régionaux, El Niño réchauffe légèrement la moyenne globale (de l'ordre de +0,1 à +0,2 °C) en libérant dans l'atmosphère la chaleur accumulée dans l'océan Pacifique. Ce mécanisme explique pourquoi les records mondiaux de température sont quasi systématiquement établis lors des années El Niño : 1998, 2016, et 2023-2024, qui a établi le record absolu depuis le début des mesures instrumentales, se situent toutes sur des épisodes El Niño intenses, superposés au réchauffement climatique de fond.

Les effets de La Niña sur les précipitations mondiales.
La Niña redistribue les précipitations mondiales de façon profonde et asymétrique, en amplifiant les contrastes climatiques entre régions humides et régions arides.
Le mécanisme de base est simple : en refroidissant le Pacifique tropical oriental et central, La Niña déplace la convection atmosphérique intense vers l'ouest. La cellule de Walker (cette grande circulation atmosphérique zonale qui court à travers le Pacifique équatorial) se renforce et s'étend, pompant de l'humidité vers des régions qui reçoivent alors des précipitations bien supérieures à la normale.

Les régions qui reçoivent plus de pluie.
L'Australie orientale et septentrionale est la zone la plus systématiquement arrosée lors des épisodes La Niña. Les saisons des pluies y sont plus longues, plus intenses, avec des risques d'inondations catastrophiques, comme en 2010-2011, l'une des La Niña les plus fortes enregistrées, qui inonda le Queensland sur une superficie équivalente à la France et l'Allemagne réunies. L'Indonésie, les Philippines et la Papouasie-Nouvelle-Guinée connaissent le même excès pluviométrique. Le sous-continent indien bénéficie généralement de moussons plus abondantes et plus précoces. L'Afrique orientale (Kenya, Tanzanie, Éthiopie) reçoit aussi des pluies accrues lors de la saison des courtes pluies. Au Brésil, le nord-est et l'Amazonie voient leurs précipitations augmenter significativement.

Les régions frappées par la sécheresse.
En miroir, les régions sous le vent de la convection déplacée se dessèchent. Le sud des États-Unis, en particulier le Texas, la Californie et le sud-ouest américain, souffrent de déficits pluviométriques sévères pouvant déclencher des sécheresses pluriannuelles. L'Amérique centrale et les Caraïbes connaissent des étiages prolongés affectant l'agriculture vivrière. En Amérique du Sud, les côtes du Pérou et du Chili, déjà arides, se dessèchent encore davantage, une ironie par rapport à El Niño qui les inonde. Le Sahel et certaines parties de l'Afrique australe peuvent également connaître des déficits selon la configuration précise de l'épisode.

Les effets en cascade.
Ces anomalies de précipitations ne sont pas sans conséquences indirectes. Les crues en Australie et en Asie du Sud-Est rechargent les nappes phréatiques et les réservoirs, mais provoquent aussi des glissements de terrain et des épidémies de maladies hydriques. Les sécheresses américaines font monter les prix agricoles mondiaux. Le maïs, le soja et le blé étant sensibles aux conditions du sud-ouest américain et des Grandes Plaines. La Niña tend aussi à renforcer la saison des ouragans dans l'Atlantique, car elle réduit le cisaillement vertical des vents qui normalement bride l'intensification des tempêtes tropicales.

Il faut noter que l'intensité et la géographie exacte de ces anomalies varient d'un épisode à l'autre selon la force de La Niña, sa durée, et les interactions avec d'autres modes de variabilité climatique comme l'Oscillation Décennale du Pacifique (ODP) ou l'Oscillation de l'Atlantique Nord (OAN). Un épisode La Niña modéré ne produira pas les mêmes impacts qu'un épisode fort sur deux à trois ans consécutifs, ce qui est d'ailleurs possible, comme l'ont montré les épisodes de 2020 à 2023.