根据大量观测事实证明，城市气温经常比其四周郊区为高。特别是当天气晴朗无风时，城区气温Tu与郊区气温Tr的差值ΔTu-r（又称热岛强度）更大。例如上海在1984年10月22日20时天晴，风速1.8m/s，广大郊区气温在13℃上下，一进入城区气温陡然升高（图8·20），等温线密集，气温梯度陡峻，老城区气温在17℃以上，好像一个“热岛”矗立在农村较凉的“海洋”之上。城市中人口密集区和工厂区气温最高，成为热岛中的“高峰”（又称热岛中心），城中心62中学气温高达18.6℃比近郊川沙、嘉定高出5.6℃，比远郊松江高出6.5℃，类似此种强热岛在上海一年四季均可出现，尤以秋冬季节晴稳无风天气下出现频率最大。
世界上大大小小的城市，无论其纬度位置、海陆位置、地形起伏有何不同，都能观测到热岛效应。而其热岛强度又与城市规模、人口密度、能源消耗量和建筑物密度等密切有关。
城市热岛的形成有多种因素（详见表8·10），其中下垫面因素、人为热和温室气体的排放是人
图8·20上海城市热岛图1984年10月22日20时类活动影响的两个方面。但在同一城市，在不同天气形势和气象条件下，热岛效应有时非常明显（晴稳、无风），热岛强度可达6℃—10℃上下，有时则甚微弱或不明显（大风、极端不稳定）。
由于热岛效应经常存在，大城市的月平均和年平均气温经常高于附近郊区。
（三）城市干岛和湿岛效应
在表8·8中指出城市相对湿度比郊区小，有明显的干岛效应，这是城市气候中普遍的特征。城市对大气中水汽压的影响则比较复杂，以上海为例，据近7年（1984—1990年）城区11个站水汽压eu和相对湿度RHu的平均值与同时期周围4个近郊站平均水汽压er和相对湿度RHr相比较（见表8·11），
有明显的日变化。据实测ΔRhu-r的绝对值虽有变化，但皆为负值。全天皆呈现出“城市干岛效应”。Δeu-r的日变化则不同，如果按一天中4个观测时刻（02、08、14、20时），分别计算其平均值，则发现在一年中多数月份夜间02时城区平均水汽压eu却高于郊区的er（表8·12），出现“城市湿岛”。在暖季4月至11月有明显的干岛与湿岛昼夜交替的现象，其中尤以8月份为最突出。图8·22、8·23给出1984年8月13日14时（城市干岛）和同日02时（城市湿岛）干岛与湿岛昼夜交替的一次实例，此类现象在欧美许多城市大都经常出现于暖季。