一、城市混浊岛效应
首先，城市大气污染物比郊区多，含有大量尘粒，凝结物浓度大，雾天多，能见度下降；其次，大气中凝结核多，低空的热力湍流和机械湍流又比较强，阴天日数远比郊区多；第三，大气中污染物和低云量多，使日照数减少，太阳辐射大大削弱。市区大气中含有大量尘粒，使年平均太阳光辐射总量比郊区约少15%～20%，高纬度地区尤其严重，使市区紫外线比郊区甚至少30%，日照时数减少约15%。
二、城市热岛效应
城市气温通常比郊区高，人口密集区和工厂区气温高，成为热岛中的“高峰”（又称热岛中心）。城市好像一个“热岛”矗立在农村较凉的“海洋”之上，称为城市热岛效应。研究表明，城市热岛强度是夜间大于白天，日落以后城郊温差迅速增大，日出以后又明显减小。世界城市，无论其纬度、海陆位置、地形起伏有何不同，都能观测到热岛效应，而其热岛强度又与城市规模、人口密度、能源消耗和建筑物密度等密切有关。
城市热岛的形成有多种因素：①下垫面因素。下垫面不透水面积大：城市中除少量绿地外，绝大部分为人工铺就的道路、广场建筑物和构筑物，其下垫面不透水面积远比郊区大。降雨后，雨水很快从排水管道流失，因此其可供蒸发的水分比郊区少，形成“城市下垫面温度热岛”；下垫面的热性质：城市多水泥和柏油路面，白天储热多，夜晚地面降温比郊区慢，致使城市下垫面的储热量显著高于郊区；下垫面的几何形状：城市中建筑物参差错落，形成许多高宽比不同的“城市街谷”。白天在太阳照射下，由于街谷中墙壁与墙壁间，墙壁与地面之间，多次反射和吸收，在其它条件相同的情况下，能够比郊区获得较多的太阳辐射能。如果墙壁和屋顶涂刷较深的颜色，则其反射率会更小，吸收的太阳能将更多，并因为墙壁、屋顶和地面的建筑材料又具有较大的导热率和热容量，“城市街谷”于日间吸收和储存的热能远比郊区多。②人为热。在中高纬度城市，特别是在冬季，城市中排放的大量人为热是热岛形成的一个重要因素。温室气体：城市中因能源消耗大，排放至大气中的CO2等温室气体远比郊区多，其增温效应很明显。③天气形势与气象条件。在稳定的天气形势下，一般情况是夜晚风速小，空气稳定度增大，有利于城市热岛的形成。在强冷锋过境时，无热岛现象；在晴天无云时，城郊之间的反射率差异和长波辐射差异明显，有利于热岛的形成。
三、城市干岛和湿岛效应
城市相对湿度比郊区小，有明显的干岛效应，是城市气候普遍的特征。白天在太阳照射下，对于下垫面通过蒸发过程而进入低层空气中的水汽量，城区小于郊区；城区由于下垫面粗糙（建筑群密集、高低不齐），又有热岛效应，城区低层水汽向上层空气的输送量又比郊区多，形成“城市干岛”。到了夜晚，风速减小，郊区气温下降快，有大量水汽在地表凝结成露水，存留于低层空气中的水汽量少。城区因有热岛效应，其凝露量远比郊区少，夜晚湍流弱，与上层空气间的水汽交换量小，出现“城市湿岛”。这种由于城郊凝露量不同而形成的城市湿岛，大都在日落后若干小时内形成，在夜间维持。日出后因郊区气温升高，露水蒸发，很快郊区水汽压又高于城区，即转变为城市干岛。在城市干岛和城市湿岛出现时，必伴有城市热岛，这是因为城市干岛是形成城市热岛的原因之一，而城市湿岛的形成又必须先有城市热岛的存在。
四、城市雨岛和雾岛效应
在热岛效应的影响下，城市上空的云、雾会增加，城市的风、降水等也会发生变化。这就是“热岛效应”带来的城市“雨岛效应”、“雾岛效应”等。如上海市区汛期雨量平均比远郊多50毫米以上，等于多下了一场暴雨。城市雾气多由工业、生活排放的各种污染物形成的酸雾、油雾、烟雾、光化学雾等混合而成。雾多不仅危害动植物，还会妨碍水陆交通和供电。
雨岛形成的条件是：①在大气环流较弱，有利于在城区产生降水的大尺度天气形势下，由于热岛环流所产生的局地气流的辐合上升，有利于对流雨的发展。②城市下垫面粗糙度大，对移动滞缓的降雨系统有阻障效应，使其移速更为缓慢，延长城区降雨时间。③城区空气中凝结核多，其化学成分不同，粒径大小不一，当有较多大核存在时，有促进暖云降水作用。上述种种因素的影响，会“诱导”暴雨最大强度的落点位于市区及其下风方向形成雨岛。
五、屏风效应和峡谷风效应
过去一些住宅旧区，大厦层数不会太高，也不会太密集，楼宇之间总会留下一些空间，常会有清风徐来。由于城市的建设，一座座高楼大厦拔地而起，远看就如同建起了一道屏障。大自然的清风都被屏障挡住，吹不进屋里来。屏风效应式的环境，带来的后果严重：住户用空调过多，耗电量猛增，也造成温室效应。长期关窗，呼吸系统毛病增加，哮喘、鼻敏感患者大增，对病毒在住户中的传播将会增加不少风险。
由于建筑物高大，风力不能透过，必然绕过建筑物在其周围形成较强气流，产生所谓的峡谷风效应。它不仅使这些建筑周边的街道风速加大，甚至会使高楼表面玻璃幕墙、瓷片出现“雪崩”，影响路人和行车安全。如美国曾有学者花数十年时间研究了纽约摩天大楼对城市风向和风力的影响，发现这些高楼不仅改变了城市的风向，还使风力有所增大，直接影响了建筑和居民的安全。
