ENSO(El Nino/Southern Oscillation)是全球气候年际变化的最主要信号。ENSO预测系统主要对ENSO现象的形成、发展及衰亡过程进行预测。

二十世纪八十年代初起，ICCES自行设计研制了我国大洋环流模式，截止1988年，大气所的大洋环流模式作出的模拟结果已有很好的模拟能力。与当时国外的模式结果不同，大气所的大洋环流模式可以直接计算海表的起伏随时间的变化。之后，海洋模式作了很大的改进，包括水平与垂直分辨率、水平范围和耦合方法;又发展了一种用统计订正通量的方法，于是得到现今大气所使用的ENSO预测系统之一：垂直十四层的第二代海洋环流模式(IAP TOGCM-II)、热大海洋和全球大气耦合模式(IAP TOGA)和ENSO预测系统。20余年的回报试验表明它对ENSO事件的“预测”有颇好的成绩，“预测”与实况相关系数大于0.6的时限为半年以上(从春季始报)，至9个月甚至1.5年(从秋季始报)。1997年起，该ENSO预测系统正式进行太平洋SSTA的预测。

近年来，ICCES科学家通过同时同化大气和海洋多种观测数据，有效地减小初始表层和次表层海温以及海流场的误差，提升El Ni？o预报技巧，并在此基础上发展了一个新的大样本ENSO集合预报暨耦合资料同化系统。该ENSO集合预报系统提升了ENSO预报技巧(预报6个月及以后，预报相关系数提高了近0.1，提升幅度超过15%)，同时也能够更有效地抑制预报误差随时间的增长，成为IRI的20个模式中成功预报出2011/12年“double dip”(“两次探底”)La Ni？a事件的唯一一个模式。从2006年起，这个新的ENSO集合预报系统的预测结果实时地参与了国家气象局和国家海洋环境预报中心等业务单位的气候预测会商会，均提前准确地预报出每次ENSO事件的发生、发展以及衰减过程。同时，它也被国家海洋环境预报中心、总参气象水文空间天气总站、国家海洋局南海分局等业务单位引进为业务化的ENSO预报系统。