因为白天的太阳辐射使近地面基本上处在升温状态，晚上则整体处在地面的长波辐射的降温环境，地面损失的热量越大，气温就越低。城市的水泥丛林导致了近地面向外辐射不畅。所以夜间温差比白天大。
城市规模越大，温差也越明显。北方冬季的云量小，温差大，所以北京的温差在冬季更明显，南方冬季的云量大，昼夜温差相对较小。
）城市密集的建筑物，粗糙度增加导致地面风速减小。城区内建筑物高矮不一、凹凸不平，导致城区空气湍流增加。
（2）城市布满不透水的路面和屋顶，以及人为的排水系统，使城区蒸发和空气湿度减小，且径流过程加速。
（3）城市路面和建筑材料大多反照率小，热传导率和热容量比较大，改变了辐射平衡，导致城区气温的变化。
（4）由于生产和生活释放的热量、粗糙度的增加，以及城市的热岛效应，使城郊的气流进入建筑群，形成对流，有利于云和降水的形成。
（5）城市工矿企业排放的大量污染物质，由于粒子的吸湿作用可使能见度减少，直接辐射少，并为城市及附近的降水提供大量凝结核。
城市环境对各个气候要素的影响：
（1）总辐射减弱，日照减少。由于空气污染，尘块增多，大气混浊度增加，于是使到达地面的太阳辐射大为减少。据对比观测发现，市区的总辐射约比郊区少10-20％。冬季太阳高度角较小时减弱尤甚，有时甚至可减少到50％。同时，日照时数也逐渐减少。一般，城市和农村环境相比，日照要少5-15％。据观测，近50年里东京年日照时数已下降约70-80小时左右。
（2）市内呈现高温，存在热岛效应，城市好象一个温暖的岛屿。市区温度高，郊区温度低，等温线呈圆形分布。我们称它为"热岛效应"。据观测，城市"热岛效应"一般可使市区的年平均温度比郊区高0.5-1.0℃
