O fenômeno ocorre devido a anomalias na dinâmica atmosférica e dos ventos no Oceano Pacífico. Os ventos alísios naquela região, que normalmente circulam na direção leste-oeste (das Américas para a Ásia), ocorrem com menos intensidade ou até mesmo mudam de direção.
Com a circulação regular dos ventos, ocorre a ascensão de águas profundas, que diminuem a temperatura das águas superficiais do Oceano Pacífico. Essa movimentação traz uma água rica em nutrientes, que faz com que diversas espécies de peixes da costa leste da América do Sul prosperem.
No entanto, com o El Niño, essas águas profundas não sobem à superfície, mantendo a temperatura das águas do Oceano Pacífico alta. Essa água, com temperatura acima do normal, atinge a costa do continente americano, afetando e revertendo correntes oceânicas na porção equatorial, central e sul do continente. As espécies de peixes que dependiam da água rica em nutrientes têm seu balanço afetado, apresentando menores taxas de reprodução.
Por consequência, a circulação atmosférica é modificada. O sentido da Célula de Walker é revertido e as áreas de alta pressão do Oceano Pacífico são deslocadas para outras porções do Oceano.
O esquema demonstra o sentido normal do padrão de circulação atmosférica do pacífico (cima) e a inversão desse sentido quando ocorre o El Niño (baixo). É possível perceber que há uma mudança na porção do Oceano Pacífico em que a corrente de ar se forma. Créditos à NASA Earth Observatory pela imagem.
