Hinsichtlich der Temperatur tragen Städte stets zu einer Erwärmung bei, was jedoch nicht unbedingt eine negative Eigenschaft des Stadtklimas sein muss. Städte sind im Jahresmittel um 1 bis 2 Grad wärmer als die sie umgebende Landschaft. Besonders große Temperaturunterschiede treten jedoch in Strahlungsnächten bei den täglichen Temperaturminima auf.

Abbildung 2/3 zeigt diesen Zusammenhang für europäische Städte in Abhängigkeit von der Stadtgröße. Für Millionenstädte kann der maximale Temperaturunterschied über 10 Grad betragen. Man erkennt aber auch, dass bei kleineren Städten durchaus ein merkbarer Wärmeinseleffekt feststellbar ist.

Untersuchungen in München (BRÜNDL et al, 1986) haben gezeigt, dass die Temperaturen in den Stadtquartieren stark vom Versiegelungsgrad abhängen. So steigt bei einer Zunahme des Versiegelungsgrades um 10 % die mittlere Jahrestemperatur um 0.2 Grad.

Unterschiedliche Bodenoberflächenarten erwärmen sich bei windschwachem Wetter an wolkenlosen Sommertagen recht unterschiedlich. Dies hängt vom Absorptionsvermögen, aber auch von der Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und der Verdunstungsfähigkeit des Untergrundes ab.

Während beispielsweise Asphalt 80% bis 90% der einfallenden Strahlung absorbiert, beträgt dieser Anteil bei einer weißen Mauer nur 20% bis 35%. Ergebnisse von Temperaturmessungen schwanken zwischen weniger als 30 °C und fast 50 °C (LORENZ, 1973).

Den Tagesgang der Temperatur verschiedener Materialien und Oberflächen an einem Hochsommertag zeigt die Abbildung 2/4 nach FEZER (1975).

Außer den Materialeigenschaften der Oberflächen ist für die Temperaturverhältnisse in einer Stadt die Gebäudeanordnung und Gebäudehöhe von Bedeutung. In sehr engen Straßenschluchten kommt es zu Verschattungseffekten, was zu einer Verzögerung der Erwärmung im Straßenraum führt. Durch die Horizontverengung ist jedoch auch die Wärmeabstrahlung der Oberflächen vermindert, was eine Verringerung der nächtlichen Abkühlung in Straßen bewirkt.

Das Zusammenspiel der genannten Faktoren führt innerhalb der Stadt mit ihren unterschiedlichen Strukturen und Bebauungsdichten zu einem Mosaik unterschiedlicher thermischer Mikroklimate, die sich gegenüber dem Umland zu einer deutlich abgegrenzten Wärmeinsel bzw. einem Wärmearchipel zusammenfügen.

Erkennbar sind diese Gegebenheiten in infraroten Wärmebildern (z. B. Thermalkarte des Nachbarschaftsverbandes Stuttgart , Abb. 5/1) anhand der räumlich stark differenzierten Oberflächentemperaturen.