目前，大多數人都聽說過厄爾尼諾，而隻要聽說過的人都知道它（tā）與（yǔ）某種異常天氣有關。不過，“異常” 這個詞的定義因地區不同變化很大。對居住在印度尼西亞、澳大利亞、東南非的人來說，厄爾尼諾意味著 嚴重的幹旱和致命的森林火災。厄（è）瓜多爾、秘魯、加利（lì）福尼亞的人則認（rèn）為厄爾尼諾會帶來暴風雨，然後引 發嚴重洪水（shuǐ）和泥（ní）石流。在全世界範圍內，強厄爾尼諾事件不（bú）但造成幾千人的喪生，還會（huì）使（shǐ）成千上萬人流（liú）離（lí） 失所、數十億美元損（sǔn）失。而在美洲東北沿（yán）岸的居民認為厄爾尼諾會使冬天變得更溫（wēn）暖（可節省（shěng）取（qǔ）暖費（fèi））， 颶風季節相（xiàng）對平靜。
厄爾尼諾（西班牙語（yǔ）為“聖嬰”）這個名稱最早起源於十九世紀末秘（mì）魯沿岸的漁民（mín）中間，指季節性的 向南流動的暖洋（yáng）流入侵，取代了往常他們捕魚時（shí）向北流動的冷（lěng）洋（yáng）流，這種現象一般發生（shēng）在聖誕節前後。如 今，厄爾尼諾不再指局（jú）地性的洋流的季節性變（biàn）化，而是指ENSO現象中的一部分。
厄爾尼諾/南方（fāng）濤動（ ENSO）指的是影響全球的連續但不規則的大氣和海洋循環（huán）變化的一種現象。厄爾尼諾指中東太平洋地區海洋表（biǎo）麵異常增溫並與低層大氣（qì）相（xiàng）互作用，它能產生較（jiào）為顯著的天氣影（yǐng）響。與之（zhī）相對應，自1985年起，中東 太平洋（yáng）地區（qū）海表異（yì）常變（biàn）冷的現象被稱為“拉尼（ní）娜”（小（xiǎo）女孩）。
厄爾尼諾與（yǔ）拉尼娜相互轉變需要大約四年的時間。最近十年，科學家們開始致力於解開海洋與大氣之間的錯綜複雜的關係，這使人們有可能了 解這種不規則天氣振蕩的（de）機理以及它對全球氣候的影響。雖然氣象學家長期以來都利用全球大氣的（de）觀測資料來（lái）做每天的天氣預報，但在全世界海洋的許多地方（fāng）相（xiàng）對缺少資料的問題直到太平洋中有自動觀測的定點（diǎn） 浮標列陣和人造衛星才得以解決。
但是，技術（shù）的進（jìn）步並不是唯一的（de）關鍵所（suǒ）在。正如（rú）以下的文章所述，氣象學家和海洋學家各自對大氣和海洋經過數年的基礎研究後（hòu），最終聯合了起來。這兩個研究領域的完（wán）美結合使得氣象學家和海洋學家構造出了模擬和預報與ENSO有關的大範圍（wéi）的氣候變化的理論模式。例如，科 學家已經能提前幾個月給易受厄爾尼諾（nuò）影響的人群發出厄爾尼諾來臨（lín）的警報，從而讓他們利用這段寶貴的時間來采取措施（shī）以減緩極（jí）其壞的影響。盡管厄爾尼諾的預報已經取（qǔ）得了巨大的成功，但相對於將氣候預報 作為我們已經習以（yǐ）為常的日常天氣預報的一部分這個長期目標而（ér）言，隻是邁出了第一步。
天氣一直（zhí） 是（shì）人類（lèi）的一個關注重點，但我們卻無法駕（jià）馭它（tā）。為此，幾代人都努力地去觀測（cè）、並與（yǔ）以往天氣比較（jiào）進而做（zuò） 出預（yù）報。然而，做預報需要（yào）大量不同地區的天氣狀況的信息並需要具有將這些信息進行（háng）遠距離傳輸的工具 。在十九世紀後半葉，電（diàn）報的發明使（shǐ）氣象資料有可能從大範圍分散的測站快速收集起來，所以，一些國家 成立（lì）了氣象部門（mén）。二十世紀期間，尤其從1957年第一顆人造衛星發射（shè）後，比較成熟的全球觀測（cè）網發展了起 來。如今，衛星、商用飛（fēi）機、海上船舶都可以用於觀測。另外（wài），高層大氣的資料可以通過全球各氣象測站 一日兩次施放（fàng）的探空氣球來獲（huò）取，海洋中的定（dìng）點浮標也可以測得海洋深達數百米的溫度。
盡（jìn）管在高科技（jì），包括複雜（zá）的計算機模式的幫助下，我們可以提前（qián）數天比較準確地預報出（chū）天氣（qì），然而，氣候學家怎麽才 能提前幾個月預報出（chū）ENSO的厄爾尼諾位相的（de）建立呢？問題的解決（jué）有賴於了解大氣和海洋的（de）相互作（zuò）用是如何 經過一段時間後表現出來（lái）的。
從根本（běn）上講，許多理論都認為驅動氣候長（zhǎng）期（qī）變化的動力是熱帶太平洋的（de） 加熱和冷卻（què）。海風就（jiù）是個眾所周知的例（lì）子（zǐ）。在晴朗的下午（wǔ），大陸要比海洋（yáng）增溫快；陸地上的空氣加熱並抬升，海洋表（biǎo）麵上的冷空氣流向海岸取代熱空氣。在高層，熱空氣流向海洋並冷卻下沉，於是一個循環就形 成了。這種原理在整個地球都適用。一年中，赤道得到的太陽直射光線比中緯度和極地都要多（duō），因此，赤 道海洋比其它海域吸收的熱量要多得多。赤道海洋上空的空氣被海水加熱後膨脹上升（帶著（zhe）熱量），流向 極地；相反，副熱帶和極地（dì）的高密度冷空氣流向赤道，取代了那裏的熱空氣。
換言之，大氣和（hé）海洋的 相互作用就像一個地球的熱機。這種熱量的（de）連續再分配，再加上受地球（qiú）自西向東（dōng）轉動的影響，產（chǎn）生出了（le）高 空急流和盛行向（xiàng）西（xī）吹的信風。然後，風隨地球的旋轉帶動了大尺度的洋流，如北大西洋的墨西哥灣流、南 太平洋的洪堡海流、南、北赤道洋流（liú）。在熱帶海洋處（chù），東風獲得了海上的水汽並（bìng）將之從（cóng）世界的一個（gè）地方帶 到另一個地方然後下沉。例如，海（hǎi）洋-大氣的動力作用使（shǐ）南美太平洋沿岸地區一般比較幹燥，而在太平洋 海盆另一側的印度尼西亞和新幾內亞卻有著茂密的叢林。信風向（xiàng）西吹帶動熱帶海洋的上層（céng）暖水。當（dāng）暖水在 西太平洋堆積時，東太（tài）平洋的深層海水便（biàn）湧升至表麵（miàn）。
正如研（yán）究人員逐步認識到的那樣，如果他們獲 取了（le）熱帶太平洋某些海域的次表層溫度， 就能提前幾個月預報出信風。相反，如果知（zhī）道了信風的特點， 海（hǎi）表溫度也能預報出來。 厄爾尼諾問（wèn）題首先是在大氣研究中提（tí）出的。二十世（shì）紀初，英國數學家（jiā）、印度氣象台台（tái）長Sir Gilbert Walker利（lì）用已有的氣象資料（liào）在大氣科學（xué）研（yán）究中做出了根本性的突破。1899年，印度農民所希冀的（de）季風雨遲 遲未來，緊（jǐn）接著一場大（dà）饑荒發生了。
Walker授命研究這種天氣異常的（de）預報方法，他精選從全球氣象觀測網 中挑出來的四十年溫度、氣壓（yā）和降水資料，發現東南太平洋（塔希提島以東）和印度（dù）洋（澳大利亞的達爾 文（wén）站以西）氣壓之間有一（yī）種蹺蹺板式的關係，也就是說，這其中的一個地區氣壓偏高，另一個地區的氣壓 反過來就偏低。 在1928年給皇家氣象科學會（huì）提（tí）供的一篇論文中，Walker將這種蹺蹺板式的氣壓型定義 為南方濤動，還給出（chū）了測量兩個地區之間（jiān）的氣壓差的尺度。他觀測得（dé）到，每當（dāng）氣壓東邊很高西邊很低時， 印度的（de）季風雨量就會很大。而東西差異不大時，雨量則小，甚至無雨或幹旱。此外，Walker的研究還指出幹旱條件不僅襲擊澳大（dà）利亞、印度尼西亞和（hé）印度，還會襲（xí）擊非洲的次撒哈拉沙漠地帶，與此同時，加（jiā）拿大 則（zé）可能出現暖（nuǎn）冬。
由於Walker用圖點出了一年（nián）中不同時段兩地氣壓（yā）差之間（jiān）的時間滯後相關性，他認為這（zhè）些 觀測結果也可以用於一些地區的長期天氣預報。 盡管Walker 很有洞察力和遠見，但他卻不能識別南方 濤動的（de）物理機製。後來的（de）三十年，由於各方麵的因素，對南方濤動的深入研究跌入低穀。其（qí）中最主要的是 在1930年到1950年之間（jiān）， 表征厄爾尼諾和南方濤動的氣候（hòu）信號較以前異常不明 顯，人們（men）的研究熱情隨之降低。而在1957年（nián）由（yóu）於氣候、科學和國際政治方麵的事（shì）件同時爆發，又掀起（qǐ）了（le）此 項（xiàng）研究的（de）熱潮。
那一年，前蘇聯發射了第（dì）一顆人造（zào）衛星Sputnik，這（zhè）對整個西方的各種科 學研究起（qǐ）到了一（yī）個明顯的推動作用。這時，一次大的厄爾（ěr）尼諾事件爆發（fā）了。雖然這是一次強事件，卻很可 能沒有受（shòu）到足夠的關注便結（jié）束了。意外（wài）的是1957年（nián）恰好被確定為國際地球（qiú）物（wù）理（lǐ）年，這一年各個國家的科學 家一起合作以提高對固體地球（qiú）、海洋、大氣的實際認識。結果（guǒ）是全世界科（kē）學家們對地球開展（zhǎn）了全麵的觀測 。他們不僅收（shōu）集了大氣觀測資料，而且還有整個太（tài）平洋的海表（biǎo）溫度資料，這在Gilbert Walker 的（de）時代都 是無法實現的（de）。二十世紀五十年代，一些科學家注意（yì）到秘魯沿岸（àn）高的海表溫度與熱帶（dài）太平洋（yáng）氣壓的微小差 異有關聯。事實上，1959年，Scripps海洋研（yán）究所（suǒ）的科學家召集一批學者討論了這種現（xiàn）象。
然而，直到六 十年代,洛杉磯加州大學的氣象學（xué）家（jiā）Jacob Bjerknes 才指出了Walker 的（de）南方濤動與厄爾（ěr）尼諾之間的聯係 機製。 從在挪威算起，Jacob Bjerknes研究大氣已經有幾十年了。第一次世界大戰時，他與父親 Vihelm Bjerknes一起（qǐ）工作。老Bjerknes是（shì）氣象界的老前輩（bèi），他創造了“鋒麵”一（yī）詞，用來描述冷暖空氣 相遇並產生暴風（fēng）雨的分界麵。他認為天氣預報不僅需要全球大氣資（zī）料，還需要較好地了（le）解大氣的一個狀態 是從另（lìng）一個狀態演變而來這個（gè）規律。數十年後，他的兒（ér）子在美國為這個思想（xiǎng）做出了重要的貢（gòng）獻。
Jacob Bjerknes的洞（dòng）察力主要表現在他看出了大氣和海洋的相互作用對（duì）風場、降雨、和天氣的其它方麵有重要的 影響。Bjerknes 描述出了一個位於太平（píng）洋上空（kōng）的環流（liú）圈（quān），將之稱為Walker 環流。他認為這種環流模式與 東西太平洋的海表溫（wēn）度差異有關，溫度的差異導致兩處產生氣壓差。 東（dōng）太平洋上的冷空氣密（mì）度高，水 汽無法上升成雲致（zhì）雨，使得秘魯和厄瓜多爾的一部分地區變成沙漠。沙漠始於遠離海岸的地區，高密度的 冷空氣（qì）使該地有效地形成高壓帶。東部（bù）的高壓和西部（bù）暖水（shuǐ）上空的低壓（在Gilbert Walker 理論中提到的 氣壓差）使空（kōng）氣向西移動，產生並加強了赤道信風。風在向西太平洋吹的過程（chéng）中，攜（xié）帶著海（hǎi）洋（yáng）上的水汽； 暖濕空氣（qì）上升凝結形成豐富的季風雨,養育了新幾內亞和印度（dù）尼西亞的叢（cóng）林（lín）。 Bjerknes認（rèn）為在厄（è）爾（ěr）尼諾 條件時，秘魯北部沿岸的海水（shuǐ）溫（wēn）度比（bǐ）正（zhèng）常（cháng）高，氣壓降低，東西部（bù）氣壓的差異減弱，於是信風也減弱。隨著 信風衰弱，暖濕空氣到不了西太平洋，隻能在中太（tài）平洋上升，這樣有效地竊走了本該降在印度尼西亞（yà）附近 的季風雨，孕（yùn）育了（le）侵襲南、北美西海岸的暴風雨。
大氣科學家（jiā）們目前希望利用計（jì）算機能確定 Bjerknes的觀點是否（fǒu）具有預報能（néng）力。二（èr）十世紀五十年代初，數值計算機的主要發明家之一，數學家John von Neumann在（zài）新（xīn）澤西州的普林（lín）斯頓大（dà）學前沿學科研究所領導了一批科學（xué）家，首先就在利用計算機模式開 發天氣預報方麵做了一些嚐試（shì）。一直到七十年代，研（yán）究者們利用計算機構造大氣環流模式（AGCM