Existen varios parámetros que caracterizan la situación del océano y la atmósfera ecuatoriales: el nivel del mar (SLH), la temperatura de la superficie marina (SST), la presión a nivel del mar, los vientos superficiales y la temperatura subsuperficial. El Niño modifica el comportamiento previsto de dichos parámetros.
El fenómeno de El Niño tiene un patrón espacial muy definido y una escala temporal más o menos continua. Los parámetros antes mencionados (SLH, SST, vientos, etc.) se analizan utilizando la medición de la “anomalía”, que se calcula al restar la media estándar de la medida de interés. ¿Qué es una anomalía? Se denomina anomalía al comportamiento inusual de un proceso. Por ejemplo, para calcular la anomalía de la temperatura superficial del mar en el mes de diciembre de 1997, debemos restar la temperatura media de todos los diciembres de un periodo de referencia dado (por ej., de los últimos veinte años) al mes de interés (por ej., diciembre de 1997). El resultado se expresa en valores positivos o negativos, donde cero es el valor “normal”. Si el resultado es positivo, el parámetro es anormalmente alto. Si el resultado es negativo, el parámetro es anormalmente bajo.
Con frecuencia se utilizan algunos índices para identificar un fenómeno de El Niño y cuantificar su intensidad. El más común de esos índices es la media de las anomalías de la temperatura superficial del mar en zonas específicas. Una de esas zonas es la denominada Región Niño 4, delimitada por 160° Este-150° Oeste y 5° S- 5° N. Otra es Región Niño 3.4, situada a 5° S-5° N, 120°-170° O.
Hay también otro índice que suele emplearse para identificar el fenómeno de El Niño, que es el índice de oscilación sur (SOI, Southern Oscillation Index). El SOI es la diferencia normalizada entre las anomalías de presión de Tahití (18°, 150° O) y la de Darwin (12° S,131° E).
Una conclusión que se extrae del análisis de los índices es que, por ejemplo, los periodos con un elevado índice Niño-3 muestran un SOI bajo y viceversa.