引自肖荣波等. 城市热岛时空特征及其影响因素，2007

人口高度密集、工业集中，燃烧的工业锅炉及冷气、采暖等固定热源，机动车辆、人群等流动热源大量释放城市废热。有资料显示，在人口为50～100万的城市气温要比郊区高1.1～1.2℃，人口超过100万的城市城郊温差为1.2～1.5℃。
高耸入云的建筑物造成近地表通风不良。
人类活动释放的废气改变了城市上空的大气组成，使其吸收地面长波辐射的能力增强。

总的来说，城市热岛强度与城市规模、人口密度以及气象条件有关，其影响不容忽视，对气候变化也有一定贡献。
城市热岛使城区冬季缩短，霜雪减少，有时甚至发生郊区降雪而城内降雨的情况，如上海1996年1月17～18日。
城市热岛在中低纬城市造成的高温容易导致夏季中暑和死亡的人数增加，1980年7月热浪袭击圣路易斯和堪萨斯，两市商业区死亡率分别提高了57％和64％，而附近郊区死亡率只增加10％。
热岛效应使城市上空云雾量增多，导致城市的降水量发生变化，形成明显的“雨岛效应”和“雾岛效应”，2000年上海市区汛期雨量平均比远郊多50mm以上，相当于多下了一场暴雨。
城市热岛会使城市耗电量及用水量大增，从而耗掉大量能源，造成更多的废热，进一步加强热岛效应和其他气候效应，形成恶性循环。
城市热岛使市区温度高，热空气上升，周围冷空气向市区汇流补充，结果把郊区工厂的烟尘和由市区扩散到郊区的污染物重新聚集到市区上空，加重了大气污染。
缓解城市热岛效应需要广泛有效的气象环境监测，减少人为热的排放，开发新能源，发展温排水冷却技术。此外还要优化城市结构，搞好城市绿化工作，发展城市公共交通系统，减少汽车尾气排放。
四、气候变化
不管是温室气体还是城市热岛，对气候变化都有不可推卸的责任。IPCC第四次评估报告指出，21世纪末气候变暖引起海平面平均升高26～59cm，因海平面升高等异常气象灾害造成的难民将达到2亿人。1960年以来，西半球中纬度西风在加强。1970年之后，在热带和亚热带地区观测到了更强和更长时间的干旱。强降水的发生频率有所上升，与气候变暖和观测到的大气水气含量增加相一致。近50年来已经观测到极端温度的大范围变化，冷昼、冷夜和霜冻更为少见，而热昼、热夜和热浪却更加频繁。1970年以来全球呈现出热带气旋强度不断增大的趋势，伴随着更大的风速和更强的降水。IPCC预测，未来多年冻土区的融化深度会广泛增加，南北极海冰将退缩。热带以外的风暴路径会向极地方向移动，引起非热带地区的风、降水和温度场变化。高纬地区的降水量很可能增多，而多数亚热带大陆地区的降水量则有可能减少。

气候变化不可避免会引发一系列连锁反应，海平面上升直接威胁到沿海地区人们的生命财产安全。全球变暖和干湿格局变化对动植物适应和农业生产都会产生严重影响。全球水资源分布变化会明显改变河川径流和水分平衡值，进而改变河湖的总水量和水位并由此引发一系列的水文学问题。热带气旋、洪水、雷暴、热浪、雪崩、干旱、泥石流和海啸等与气候变化直接相关的自然灾害频频发生，造成巨大损失。例如1998年中国长江流域发生特大洪水，受灾人口达2.23亿，经济损失高达2700亿元，2004年印度尼西亚海啸有20多万人丧失了宝贵的生命。

五、盖亚假说Gaia hypothesis
既然气候变化的后果这么严重，而全球变暖还在继续，地球就真的那么不堪一击吗？英国大气学家拉伍洛克James Lovelock早在20世纪60年代末就提出了盖亚假说Gaia hypothesis，认为地球上的生物不仅生成了大气，而且还调节着大气，使其保持一种稳定的气体构成，从而有利于生命的存在。地球上的生命及其物质环境，包括大气、海洋和地表岩石是紧密联系在一起的系统进化。生命首次出现的地球完全不同于今天的地球，那时地球大气充满了CO2，根本就没有O2。根据恒星演化理论，那时的太阳温度要比现在低25％～30％，早期的温室效应使地球保持温暖的状态。随着太阳温度的升高，海水变热，蒸发强烈，再加上若干亿吨蕴藏在碳酸盐岩石中的CO2释放出来，长此以往温室效应必将失控。幸运的是，大约在20亿年前海洋中开始出现蓝藻，它们通过光合作用使大气中的CO2转化为有机化合物，释放出O2，拯救了整个生命世界。地球从诞生之日起就从来没有平静过，除了各种旱涝、飓风、海啸、地震以及火山爆发之外，它还不断地被来自宇宙空间的岩石碎块所轰击。平均大约一亿年就有一颗巨大的陨星撞击地球，往地球大气中注入大量尘埃和气体，遮蔽住阳光，使地球遭受极大的灾难，大量物种灭绝，例如恐龙的灭绝就是一个典型的例子。但6500万年前恐龙灭绝之后经过漫长的年代地球上又出现了新物种，这表明地球上生物和环境结合起来的系统是强健的并能很快修复自己的创伤。虽然灾难发生时生命对全球环境的控制会暂时中断，但在事后生命会迅速恢复控制并重新启动调节功能。这并不意味着地球没有变化，因为物种更新了，环境也有所改变。总之，盖亚假说认为地球上的生物与环境结合起来的大系统一般来说是稳定的，但当其处于超越自身调节能力的非常状态时，也会发生突变。
盖亚假说的核心思想是认为地球是一个生命有机体，拉伍洛克说地球是活着的， 其本身就是一个巨大的生命有机体， 具有自我调节能力。 为了这个有机体的健康， 假如她的内在出现了一些对她有害的因素，盖亚本身具有一种反馈调节机能，能够将那些有害因素去除掉。生物演化与环境变化是藕合的过程，自然选择的生物进化是行星自我调节的一个重要部分，生物通过反馈对气候和环境进行调控，造就适合自身生存的环境。
自地球形成以来的46亿年中，太阳辐射强度增加了25％～30%。从理论上讲，太阳辐射强度增减10%就足以引起全球海洋蒸发干涸或全部冻结成冰，但地质历史记录却证明，地球上尽管发生过三次大冰期和大冰期内的暖热期交替变化，地表的平均温度变化仅在10℃上下，说明地球存在某种内部的自我调节机制。当前大气中温室气体的浓度越来越高，全球变暖越来越明显，理论上将导致陆地植被向两极扩展，面积不断增大，对CO2等温室气体的吸收能力也越来越强，这又反过来降低了大气中温室气体的浓度，即地球上存在着负反馈调节机制。
根据盖亚假说，地球上的各种生物能有效调节大气的温度和化学构成，影响生物环境，而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程，两者共同进化。各种生物与自然界之间主要由负反馈环连接，从而保持地球生态的稳定状态。大气能保持稳定状态不仅取决于生物圈，而且在一定意义上为了生物圈。各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物优化的生存条件。
盖亚假说认为，地球表面的温度和化学组成是受生物圈主动调节的。地球大气的成分、温度和氧化还原状态等受天文、生物或其他干扰而发生变化并产生偏离。生物通过改变其生长代谢对偏离做出反应，以缓和地球表面的变化。全球变暖导致海平面上升，威胁万物生存，从盖亚假说的角度来看，地球不会变得如此不适合万物生存，总会有一些制衡作用应运而生，而所有作用加起来就是一个恒定的地球。把地球看成一个最大的生物，一些看似不平衡的现象就可以用个体生物上的观念来理解。我们发现气温上升、盐度增加等现象会导致藻类增加二甲基初油酸的排放量，而二甲基硫的增加会使得大气的反射率增加，进而降低地表温度。
虽然根据盖亚假说，地球母亲这个巨大的生命有机体能有效抵制外来变化以保持自身的稳定，适应万物生存，但是这并不代表人类所做的一切都有一个凡事包容的妈妈在为他们处理善后。我们不是悲观主义者，但我们也不要过于乐观，作为孩子的我们应该学会认错，更应该懂得弥补。盖亚假说本身并不是判断人们的行为正确与否的最终道德标准，从哲学的角度来看，物极必反，事物性质的稳定需要一个“度”，一旦超过了这个“度”，事物必然会发生质变。人类肆无忌惮的破坏速度是盖亚母亲来不及赶上的，今天的盖亚假说并不是给人类的所作所为找一个下台阶，而是提供一个思考或研究的方向来合理地对待我们的环境，甚至期待人们可以将创造力用于帮助大地之母，至少不要再增加她的负担。
六、展望
正如我们不能全靠地球母亲来处理善后，气候变暖将持续数百年，会带来一系列灾难性后果，各国政府应该积极采取有效措施。我们不仅要严格控制人口增长，减少化石燃料燃烧，开发新能源，还要植树造林，合理利用土地，停止使用氟氯烃等化合物。
科学家还设想了一些方案，比如说把CO2储存到地下，从空气中过滤CO2，向海洋倾斜铁粉以促进那些吞噬CO2的浮游生物大量繁殖，把CO2转变成岩石，向云层喷洒微盐粒子以提高云层反射太阳光的能力，还有用太空镜过滤太阳光等。
其实有些技术早已成为现实，例如采用食品级CO2替代氟氯烃进行烟丝膨化。光明化工研究设计院开发了利用超临界CO2进行无水印染技术，中试各项性能指标达到传统工艺水平。工业气体生产商德国林德公司推出的干洗新方法，使用基于CO2的洗涤技术，让绿色化学进入洗衣业。上海化工设计院以焦炭为原料，CO2为气化剂，经还原法制备出粗CO气，再采用组合装置对粗CO气进行净化精制，生产出高纯CO气。日本关西电力公司和三菱重工公司正在开发用CO2和H2生产二甲醚的新方法，从工业设施捕集CO2和H2反应生成甲醇，甲醇再脱水产生二甲醚。内蒙古蒙西高新技术集团在国内首创全生物降解CO2共聚物技术，从水泥窖尾气中提取CO2作为原料用于全降解塑料生产。河南省上蔡骏马广建化工公司采用上海化工研究院有机化工研究所开发的CO2废气在近临界状态下与环氧丙烷直接合成碳酸丙烯酯的清洁生产新工艺，利用化肥生产中富余的CO2直接进行生产，可节约蒸汽40％，节约电65％，节约水60％，设备投资减少30％以上。