近几十年来温室气体浓度的增加是不容置疑的，其排放速率波动也相当大。在80年代末期增长速度很快，而90年代初有明显下降，末期又呈迅速增长趋势。而这样的波动与厄尔尼诺不无关系。在厄尔尼诺（暖事件）期间，二氧化碳速率偏高，而拉尼娜（冷事件）期间大气中二氧化碳的增加速率较慢一些。大气中二氧化碳浓度的增加已经成为厄尔尼诺事件的标志。

    厄尔尼诺是一种海洋与气象的相互作用导致的赤道中、东太平洋海水的大范围异常增温现象。在厄尔尼诺期间，赤道太平洋的海水阻挡了热带东太平洋富含二氧化碳的冷水通向海面，同时一些茂盛的森林地区比如亚马逊热带雨林，因为厄尔尼诺引起的降水减少和干旱降低了植物的生长率，减少了光合作用对二氧化碳的吸收。并且，厄尔尼诺期间引起的森林火灾也能增加大气中二氧化碳的含量。相反，拉尼娜期间，不管是大陆边缘还是横跨赤道的太平洋地区，生物圈都趋向于利用更多的二氧化碳，这将导致大气中二氧化碳的减少。

    温室气体增加的总体效应是改变大气的辐射平衡，这种变化使地面和底层大气有效增暖，因为这些气体能够吸收一部分地球出射的热辐射，并把它再辐射回表面。