Характерным признаком завершения жаркого лета является увеличение суточного хода температуры. Днем все еще по-летнему тепло, тогда как ночью воздух уже по-осеннему остывает. Однако в отличие от сельской местности, в крупных мегаполисах ночи остаются «субтропическими» (минимальная температура +15 и выше). Возникает вопрос: почему минимальная температура ведет себя так по-разному при одинаковых начальных условиях?

Дело в том, что городская инфраструктура более эффективно сохраняет тепло. При благоприятных условиях разница температуры между городом и окрестностями может достигать 10—15 градусов. Чтобы понять это явление, давайте рассмотрим, как работает городской остров тепла.

Главным источником тепла является солнце. На открытых участках (например, на лугах) в течение дня земля получает тепло (поглощает), а ночью его отдает (излучает). Это работает тем эффективнее, чем чище небо и прозрачнее воздух.

Кроме того, растения создают свою комфортную среду. С их поверхности всегда испаряется влага, что способствует понижению температуры (на испарение затрачивается тепло) — аналогично тому, как мы потеем в жару. Это немного понижает температуру в течение дня и способствует ночному охлаждению. Другим фактором является эффект тени высокой и густой листвы, особенно в густых лесных районах. Поэтому в лесу днем ​​может быть на 3—6 градусов прохладнее, чем на прилегающей открытой местности.

На улицах-каньонах крупного города, где преобладают высокие здания, и отсутствует пышная растительность, эффективность естественного охлаждения значительно меньше. Скорее наоборот, мегаполисы усиливают нагрев. Происходит это через нагрев солнцем дополнительной поверхности многочисленных высоких зданий. Кроме того, камень и бетон хорошо сохраняет тепло.

Ночью это тепло излучается, но в отличие от сельской местности не уходит в атмосферу, а отражается взад и вперед между стенами. Еще одним фактором, препятствующим излучению тепла в крупных городах, является повышенное загрязнение воздуха аэрозолями и частицами пыли.

Важно отметить, что в условиях антициклональной (безветренной) погоды циркуляция воздуха ослабляется. Отсутствие воздухообмена между теплым центром и прохладной окраиной приводит к тому, что над городом возникает «купол тепла».

И наконец асфальтирование территории также играет важную роль. После выпадения осадков почва с естественной растительностью удерживает влагу дольше, чем в крупных городах, где вода обычно быстро стекает в канализационную систему.

Городской остров тепла наиболее ярко проявляет себя ранней весной, когда в городе снега уже не осталось, а за городом он еще лежит. Так же, как в случае с влагой, на испарение снежного покрова затрачивается энергия, которая при прочих равных условиях могла бы пойти на нагрев воздуха.

Уменьшить эффект от климатической урбанизации можно посредством озеленения, сохранения снежного покрова и полива территории в жаркие дни. Грамотная градостроительная политика также имеет важное не только эстетическое, но и экологическое значение.