（1）土地利用の影響(緑地や水面の減少)
- 主に日中のヒートアイランド現象の要因と考えられます。水面、草地、水田、森林等では、水分の蒸発によって熱が消費されるため、地表面から大気へ与えられる熱が少なくなり気温の上昇が抑えられます。一方、都市では、地表面がアスファルトやコンクリート等で覆われ、水分の蒸発が少なく熱が消費されにくいため、地表面から大気へ与えられる熱が多くなり気温の上昇が大きくなります。
（2）建築物の影響(高層化及び高密度化)
- 都市では、日射や地面で反射された日射の一部と、地面から大気へ放出される赤外線の一部を建築物が吸収し熱として蓄積します。コンクリートの建築物は暖まりにくく冷えにくい性質があるため、日中に蓄積した熱は夜間に放出され、気温の低下を妨げます。また、天空率が低下し地表面からの放射冷却が弱まるため、気温の低下が妨げられます。海風等の冷涼な風の流入が阻害されるとともに、風が淀んで地面の熱が上空に運ばれにくくなります。
（3）人工排熱(人間活動で生じる熱)の影響
- 都市部の局所的な高温の要因と考えられます。都市の多様な産業活動や社会活動に伴って熱が排出され、特に都心部で人口が集中する地域では、昼間の排熱量は局所的に 100W/m 2 (中緯度での真夏の太陽南中時における全天日射量の約 10%) を超えると見積もられています。
気象庁では、これらヒートアイランド現象の要因（言い換えれば、都市化の影響）による都市での気温上昇量を見積もるために、「都市気候モデル」と呼ばれる数値モデルを利用しています。下の図2のように、都市の地表面状態や人工排熱を考慮した場合のシミュレーションを「都市あり実験」、また、都市の影響を除去した場合（都市域の地表面状態を草地に置き換え、かつ、人工排熱をゼロにすることで、仮想的に人間が都市を建設する以前の状態に戻す）のシミュレーションを「都市なし実験」として、二つの実験を行い、「都市あり実験」の気温から「都市なし実験」の気温を引いたものを都市化の影響とみなしています。