Şehirlerde ya da şehre yakın kesimlerde nüfusun hızla artışı şehirleşmeye neden olmaktadır. İnsanların belirli bir bölgede ya da şehirde yerleşirken, o şehrin topografik özelliklerini yani, karaların kullanım şeklini değiştirmesi sonucu şehirleşme oluşmaktadır. Karaların kullanım şeklinin değişmesi lokal ya da bölgesel iklimin değişmesine sebep olmaktadır ve şehirleşmenin artışı son iki yüzyılda şehir ikliminde değişikliklere neden olmuştur. Endüstriyel gelişim sonucu şehirlerde nüfusun artışı, şehirleşmenin iklimi etkilemesinin nedenlerinden biridir. Şehirleşme, şehir atmosferini etkileyen değişiklilere sebep olmaktadır. Bunlar; doğal yüzeylerin yerini binaların ve ısıyı daha çok tutup, ısıyı ve havayı geçirmeyen yapay maddelerin alması ve hava kirlenmesidir. Yüzeyin değişmesi, yüzey radyasyonunu, su ve enerji dengesini etkilemektedir. Isıyı ve suyu geçirmeyen maddelerin kullanımının artması, asfalt gibi koyu renkli yüzeylerin giderek artması evapatranspirasyonun ve yüzeyden gerçekleşen gizli ısı akısının azalmasına neden olmaktadır. Aynı zamanda bu maddeler ısıyı yer yüzeyine kıyasla daha fazla tutma kapasitesine sahiptirler. Geometrik etki olarak tanımlanan, şehirlerdeki yüksek binaların artması nedeni ile rüzgarın hareketi kısıtlanmakta ve dar sokaklarda hava akımının oluşamaması şehrin daha fazla ısınmasına ve neden olmaktadır. Tüm bunlar şehir atmosferinin etrafına göre daha fazla ısınmasına neden olmaktadır. Bu durum "şehir ısı adası" olarak isimlendirilmektedir. Şehir ısı adaları en çok bulutsuz gecelerde, radyatif soğumanın şehirler ve etrafı arasında çok farklı değerlere sahip olduğu zamanlarda belirgin olmaktadır.