Os climas locais e regionais são tão variáveis quanto o clima global porque as médias de uma grande área superficial, bem como de um longo período, tendem a suavizar as flutuações de pequenas proporções.

Os eventos do El Niño podem dizimar milhares de populações de peixes que dependem da ressurgência de águas quentes para o abastecimento de nutrientes, sendo um desastre para populações humanas costeiras que dependem da pesca.

As variações naturais do clima ocorrem em um curto intervalo de escalas, tanto no tempo como no espaço. Algumas resultam de fatores externos ao sistema do clima, como a forçante solar e as mudanças na distribuição das massas continentais pela deriva dos continentes.

Quando a superfície terrestre é aquecida pelo Sol, ela irradia calor de volta para a atmosfera. O dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa absorvem parte dessa radiação infravermelha e a irradiam para todas as direções, inclusive para a superfície da Terra. Dessa maneira, a atmosfera armazena calor, como um vidro em uma estufa.

A La Niña é caracterizada por ventos alísios mais fracos, temperaturas da água do mar mais quentes no leste do Pacífico tropical e temperaturas mais quentes do que o normal no oeste desse oceano. As anomalias meteorológicas globais são, geralmente, semelhantes àquelas que ocorrem durante o El Niño.