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城市热岛效应(Urban heat island effect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。城市中的机动车、工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，同时这些大气污染物随着热流从城市扩散到郊区.所以,总的来说,热岛环流加速和加剧了市区大气污染物的扩散.
由于城市热岛环流的出现，城区工厂派出的污染物随上升气流而上升，笼罩在城市上空，并从高空流向郊区，到郊区后下沉。下沉气流又从近地面流向城市中心，并将郊区工厂排出的污染物带入城市，造成二次污染，致使城市的空气污染更加严重。