A városklímát befolyásoló főbb törvényszerűségek:
- A főként növényzettel borított természetes felszínt épületek, utak és járdák helyettesítik. Ezek a vízzáró felszínek a lehullott csapadék jelentős részét nem engedik beszivárogni a talajba, hanem a városokat behálózó csatornarendszerekbe juttatják. Emiatt a helyben található víz párolgása nem hűtheti a felszínt.
- A települések felszínének geometriája igen összetett. Vízszintesen és függőlegesen is fokkal tagoltabb, mint a természetes táj.
- A természetes elsődlegesen sugárzó felszín helyett egy új felszín jön létre az épületek tetőszintjében.
- Az építési anyagok fizikai tulajdonságai is eltérnek az eredeti felszín sajátosságaitól. Ezek az anyagok nagyobb hővezetési képességgel és hőkapacitással, valamint kisebb albedóval rendelkeznek.
- A felszín energiaegyenlegben megjelenik az emberi tevékenység (ipar, fűtés, közlekedés) hatására felszabaduló és a környezetbe kerülő hő.
- A város légkörének összetételét megváltoztatják a fűtés, a közlekedés és az ipari folyamatok során keletkező idegen anyagok (vízgőz, gázok, füst és egyéb szilárd szennyezőanyagok). Ezek jelentős hatással vannak a sugárzási folyamatokra.

       A megváltozott városi környezet hatására a városokban kialakul a városi hősziget (UHI). Ez a hősziget kiterjed a város levegőjére, felszínére és a talaj legfelső pár méteres tartományára. A hősziget mértékének jellemzésére a hősziget intenzitást alkalmazzák, ami a város és a környező természetes területek hőmérsékleti eltérését jelenti. A jelenség a nevét a szigetszerűen megjelenő hőmérsékleti izotermákról kapta. A városi hősziget nagysága azonban napi ritmust mutat: napkeltét követően a város légterének hőmérséklete lassabban éri el a napi maximumát (délelőtt akár alacsonyabb is lehet, mint a külterületen), illetve a délutáni és esti órákban a lehűlése is lassabb. Az UHI maximuma az éjjeli órákban jelentkezik. A hősziget általában a derült, szélcsendes (anticiklonális) időjárás esetén tud leginkább kifejlődni, esős vagy szeles időben nem képes a városi felszín kialakítani a hőtöbbletet.

       Az UHI jelentősen befolyásolja az emberek komfortérzetét, nyáron igen megterhelően hat a jóval szárazabb, éjjel kevésbé lehűlő levegőkörnyezet. A téli időszakokban csökken az épületek fűtési energiaigénye és a fűtési időszak hossza. A városok területén a növények fenológiai fázisai is eltérést mutatnak a természetes környezetben tapasztaltaktól. Tehát a városi hősziget mind biológiai, mind gazdasági értelemben hatással van a város lakóira.

       A hősziget erősségét hagyományosan a városban és az ahhoz közeli beépítetlen, így vidékinek tekinthető helyen mért értékek különbségeként értelmezzük. Részletesebb elemzésre azonban ez a megközelítés nem alkalmas, tekintve, hogy egy városi helynek nincs objektív, egyértelmű jelentése. Városnak tekinthető egy térkövezett sétálóutca, városi park, lakótelep, családi házas terület és akár egy iparterület is. Hasonlóan, a vidéki mérőhely környezete is igen változatos, hiszen teljesen más éghajlati vonatkozása van egy mezőgazdasági területnek, erdőnek vagy akár sivatagnak.

       Ezekre a problémát oldja meg a Stewart és Oke által kifejlesztett Lokális Klímazónák (Local Climate Zones - LCZ) rendszere. A rendszer a felszín azon fizikai jellemzőit veszi figyelembe, amelyek meghatározóak az adott felszín termikus reakciói szempontjából. Az egyes LCZ-típusokot számszerű paraméterek segítségével különíti el történik. Definíció szerint a Lokális Klímazónák elemei olyan néhány száz métertől néhány kilométerig terjedő területek, amelyek többé-kevésbé egységes felszínborítással, szerkezettel, anyagtípusokkal és antropogén hőkibocsátással jellemezhetők. Mindegyik LCZ-típus jellegzetes hőmérsékleti menettel rendelkezik, amely legszembetűnőbben viszonylag sík és száraz felszín felett, nyugodt és tiszta éjszakákon nyilvánul meg. A rendszerben 10 beépítettséggel (LCZ 1-LCZ 10) és 7 felszínborítással (LCZ A-LCZ G) jellemezhető típus került elkülönítésre. Ez az osztályozás lehetőséget teremt az egyes városrészek termikus viszonyainak elemzésére.