夏季的纽约市区温度比其周边农村地区高了约4摄氏度，这看起来并不多，但就是这一点高出的温度导致纽约市区居民脱水或中暑的概率比周边地区要大，同时高温也需要更多的能量来运行风扇和空调，这可能就会导致停电和限电，对公众健康造成严重威胁。为什么城市比农村更热？

年7月，美国气候中心的一项新研究将个美国城市列为严重的城市热岛，新奥尔良排名第一，之后是纽瓦克、新泽西、纽约、休斯顿和旧金山，一些较小城市也进入了前20名，包括俄勒冈州的本德、宾夕法尼亚州的伊利和佛蒙特州的伯灵顿。

从地理角度来说，城市热岛是指那些比周围郊区和农村地区温度高的城市或部分城市区域，其峰值温度可能比农村或相邻城市高出3至4摄氏度，而且这些城市的夜间温度通常比白天高。随着人口的增长，热岛面积还会增加并提高平均温度。

城市热岛延伸出的一个地理概念是城市热岛效应，该效应是由城市表面，例如人行道和屋顶吸收太阳能量并将其重新辐射成热能所产生的现象，运行空调、交通工具和其他机械产生的额外热量还会进一步加剧城市热岛效应。

理论上讲，大约85%的美国人口居住在热岛区域，商场、停车场、医院校园和游乐场，任何具有更多不透水表面和更少树木的地方都会产生热岛效应，即使它们位于可能被视为农村或郊区的地方。

当城市的温度比附近的农村地区高得多时，就是出现了城市热岛效应，并制造出一个城市热岛。城市和农村地区之间的温差，本质上与每种环境中的表面吸收和保持热量的能力有关。

植物是吸收和保持热量的重要环节之一，农村的大部分地区都覆盖着植物，无论是一望无际的草地、树木还是长满了庄稼的农田。植物通过根部从地面吸收水分，然后它们将水储存在茎和叶中，水最终会流到叶子下面的小孔，再变成水蒸气释放到空气中，这个过程充当了大自然的空调。

然而在大城市，植物是相对较少的，更多的是人行道、街道、停车场和高楼。这些基础设施和建筑通常由水泥、沥青、砖、玻璃和钢等深色材料制成。深色材料一方面会吸收所有波长的光能，并将它们转化为热量使物体变得温暖。因此，深色建筑材料会大量吸收来自太阳的热量。

另一方面混凝土和沥青具有显著不同的热体积特性和表面辐射特性，包括热容量、导热率、反照率和发射率。这会导致能量预算发生变化，所以城市地区的气温通常比周边农村地区更高。

许多城市地区的高层建筑为阳光的吸收和反射提供了多个表面，从而提高了城市地区的升温效率，这就是所谓的城市峡谷效应。建筑物还会阻挡风，这抑制了风的对流冷却，并且阻挡了城市内污染物消散。

汽车、空调、工业和其他来源所产生的废热量也是城市热岛的重要形成因素，而且某些污染会改变大气的成分构成，这意味着这些废热量不仅会提高城市温度，还会增加大气中臭氧浓度。臭氧是一种温室气体，其形成会随着温度的升高而加速。

城市热岛的夜间温度往往会比白天温度高，城市和农村的温差呈现出夜间大、白天小的特征。例如西班牙巴塞罗那的每日最高气温比附近的农村低0.2摄氏度，最低气温则高2.9摄氏度。

白天城市表面会因吸收太阳辐射而变暖，凭借其高热容量，城市表面充当了巨大的热能库。到了晚上情况就会发生逆转，太阳能加热的缺失导致大气对流的减少，这将城市空气困在地表附近，保持住了地表空气和城市表面的温暖，从而导致夜间气温升高。

城市热岛与农村的温差不仅夜间大于白天，而且冬季大于夏季，在积雪常见的地区尤其如此，因为城市的积雪时间往往比周围的农村地区短，这降低了城市的反射率，从而放大了热效应。

农村地区在冬季的较大风力和较高风速，也可以使农村比城市地区凉爽，农村地区较稀疏的建筑物和设施，可以让风在其中充分发挥作用，但是高楼林立的城市就无法给风提供足够空间。