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城市上空的一个特点是污染物浓度高，其中有[[一氧化碳]]、硫和氮的氧化物、多种碳氢化物、[[氧化剂]]和粉尘物质之类。其中微粒和烟尘粒等污染物对城市气候条件如气温、能见度和[[降雨量]]等甚有影响。污染物的来源主要是工业生产过程产生的废料，例如炼油厂的化合物废气排放；以及燃料的燃烧，例如交通工具的运行；住家和办公室的取暖等。城市空气污染的浓度取决于污染物放射源的大小和该城市的通风情况，即该城市的风速和其上空[[大气层]]的高度。若出现了污染物数日聚集在市区上空的情况，会出现一种叫逆温的天气现像，即“温度随高度增高而增大”。这种天气现像会妨碍大气的混合，严重者会令城市居民有急遽的痛苦，甚至死亡。例如1952年12月，[[伦敦]]烟雾事件中，大气逆温使得逾8000人死於呼吸道疾病 <ref>[https://www.docin.com/p-1560168685.html 城市气候特征及影响因素研究]，豆丁网，2016-05-04</ref> 。

1．由于城市下垫面特殊性质；空气中由燃料产生的[[二氧化碳]]等较多；加上人为的热源等因子，城市气温明显高于郊区，这种情况称为“[[城市热岛效应]]” <ref>[http://www.weather.com.cn/hebei/zt/tqzt/shuangjiang/2714008.shtml 城市热岛效应]，中国天气网</ref> 。国内外许多学者的研究表明：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。