气候异常是相对气候正常而言的。所谓气候正常，是指气候的变化接近于多年的平均状况，比较合于常规和较适宜于人类的活动和农业生产。异常：是不经常出现的，如严重干旱、特大暴雨、严重冰雹、特强台风等。气候异常会对人类活动和社会经济造成很大影响。
气候异常的原因，概括有三大类：（1）天文原因：包括太阳辐射的变化、地球轨道参数（即地轴倾斜、轨道偏心率、岁差的改变等）以及潮汐的变动；（2）地理原因：包括地极移动、海陆变迁、大陆漂移、极冰的消长以及火山活动等；（3）人为原因：燃烧化石燃料使大气中的CO2含量增加，以及人为增加气溶胶的影响[1] 。
（1）太阳活动：气候变化的根本原因是太阳活动，太阳活动能够引起太阳辐射的变化，如果太阳的辐射活动性增强，太阳的直接辐射通量就会增加，地球表面的温度就会升高，并且赤道的温度升高大于两极，使赤道和两极间的温度梯度增大，进而使大气环流加强。温度升高和环流加强导致蒸发增加，引起云量和降水增加。云量增加使回到天空中的太阳辐射也增加。此外，云量增加，使昼夜之间、冬夏之间及海陆之间温度差异减少，在太阳辐射增强期间，气候具有海洋性。在太阳辐射减弱期间，气候具有大陆性。
（2）CO2和气溶胶：伴随着世界范围工业化及人类其他活动，大气中微尘含量增加，使地气直接得到的太阳辐射量减少，从而地表温度降低。
（3）火山活动：火山爆发后，进入到平流层下层的火山灰尘所形成的火山灰尘幕能扩散到整个半球。在低纬度喷发能扩散到全球，并在中高纬度保持最大浓度，最后在极冠落下，其影响最大的为中纬度。平流层下层的气溶胶粒子的寿命一般是3到7年，长的能达15年，因此火山爆发后会对世界性气候变化产生一定的影响。
（4）厄尔尼诺现象和拉尼娜现象： 厄尔尼诺现象是指秘鲁外海及赤道太平洋地区海水温度的持续异常偏高的现象，它是海洋与大气相互作用的一个突出表现。在一般情况下，热带太平洋西部的表层水较暖，而东部的水温很低。这种东西太平洋洋面之间的水温梯度变化和东向的信风一起，构成了海洋大气系统的准平衡状态。这种平衡状态一旦被打破，西太平洋的暖热气流伴随雷暴东移，使整个太平洋水域的水温变暖，气候出现异常。
拉尼娜现象是赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象，同时也伴随着全球性气候异常。其特征与厄尔尼诺相反，并同厄尔尼诺一起成为当前预报全球气候系统异常的最强信号。拉尼娜现象改变了大气动力、热力和水分状况，因而影响大气环流的形势，加剧热带东风急流，从而引起气候异常。
通常在厄尔尼诺现象发生后，由于沃克环流减弱，赤道太平洋海水温度升高，无法形成通常的冷高压，致使我国的夏季风较弱，季风雨带偏南，长江流域和江南地区，容易出现洪灾。如1931年、1954年和1998年，都发生在厄尔尼诺年的次年。我国在1998年遭遇的特大洪水，厄尔尼诺便是最重要的影响因素之一。我国北方地区夏季往往容易出现干旱、高温。1997年强厄尔尼诺发生后，我国北方的干旱和高温十分明显。