隨著人類社會的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，城市已經(jīng)成為人與人之間、地區(qū)與地區(qū)之間、國家與國家之間進(jìn)行政治、經(jīng)濟(jì)、文化以及科學(xué)技術(shù)交流的主要場所。城市化程度也已經(jīng)成為衡量一個國家乃至一個地區(qū)現(xiàn)代化程度的重要指標(biāo)。與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)人口集聚形成的村落所不同，城市給人們的第一印象往往是更多的人口、繁忙的交通和形式多樣的建筑。近年來，隨著全球人口、特別是發(fā)展中國家城市人口的急劇上升，城市面積迅速擴(kuò)大，城市與氣候變化之間的關(guān)系引起了科學(xué)家、城市管理和規(guī)劃者，以及政府政策決策者、相關(guān)企業(yè)和社會公眾的廣泛關(guān)注。
　　人居環(huán)境對人類健康、安全和精神的影響一直是傳統(tǒng)建筑和城市設(shè)計中所高度關(guān)注的因素。古往今來，縱觀全球各種文化背景下的城市，我們都可以發(fā)現(xiàn)，一個城市的布局和建筑除了考慮其所處的地形和方位外，城市所處氣候帶更是起了重要、有時甚至是決定性的作用。我們所熟知的以中國為代表的東方文化中建立起來的、以“朝陽光、避風(fēng)雨、防火災(zāi)，近水源、利出行”為最基本元素的“風(fēng)水”理論體系，就曾經(jīng)影響了我國從小到家居的布置，大到一個城市的建筑布局的方方面面。而在中東、北非的沙漠國家，如埃及、伊朗等，被譽(yù)為伊斯蘭建筑最根本的“隱蔽的建筑’的理念，即高高的外墻、狹窄的街道、深深的院落和緊密相連的家家戶戶，其起源也是為了在廣袤干旱的沙漠中，能夠盡可能地保護(hù)人們少受烈日和狂風(fēng)的折磨。
　　社會的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大幅度地擴(kuò)大了城市規(guī)劃和城市建筑的施展范圍。令人遺憾的是，工業(yè)化革命以后，現(xiàn)代城市在快速發(fā)展過程中，對城市規(guī)劃中建筑物、道路和景觀與氣候與自然生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系卻考慮得愈來愈少。城市市區(qū)的溫度、風(fēng)、雨和空氣質(zhì)量這些影響人體舒適度、健康和安全的要素幾乎完全被城市規(guī)劃所完全遺忘。直到20世紀(jì)后期，德國的一些城市又重新將這些氣象因素納入城市規(guī)劃。一些科學(xué)家也在發(fā)展城市氣候?qū)W的同時，通過世界氣象組織和世界衛(wèi)生組織向各國政府宣傳，期望引起政府和公眾對城市氣候的關(guān)注。但在大多數(shù)城市，目前城市氣候?qū)W的應(yīng)用還只限于對個別建筑物的規(guī)模，以及外部環(huán)境的設(shè)計和修改，對于城市發(fā)展所可能帶來的氣候后果，還缺乏認(rèn)識。
　　城市氣候?qū)W研究首先始于對城市熱島效應(yīng)的研究。雖然城市熱島效應(yīng)早在上世紀(jì)初就被科學(xué)家所分析發(fā)現(xiàn)，但是，直到1995年7月發(fā)生在美國芝加哥溫度高達(dá)41攝氏度的熱浪，導(dǎo)致750余人死亡，和發(fā)生在2003年歐洲中部的熱浪導(dǎo)致近5萬人死亡之后，城市與氣候和氣候變化之間的關(guān)系才引起了各方面的廣泛重視。
　　城市熱島形成主要是由于在城市建設(shè)上，處于經(jīng)濟(jì)利益的考慮，在密集建設(shè)大量高大建筑物的同時，街道日趨狹窄，城市綠地和水面大幅度減少，空氣流動性也明顯減少。而從不斷增加的各種車輛、工業(yè)廠房、建筑物(尤其是從暖氣和空調(diào))所排放的廢氣，在城市上空形成了能夠阻擋長波輻射的“溫室層”，進(jìn)一步增加了城市的溫度。國外的一些觀測研究發(fā)現(xiàn)，由于城市熱島效應(yīng)，極端時，城市的空氣溫度可以比周邊高10攝氏度以上?？茖W(xué)家的研究表明，如果夜間的溫度不能夠降低到25攝氏度以下，人類就很難進(jìn)入深度睡眠，而缺乏有效睡眠，就會導(dǎo)致連鎖健康問題，特別是對老人和有心血管疾病的人更是致命的。這也是2003年的歐洲熱浪成千上萬人死亡的主要原因。
　　為了解決城市熱島問題，科學(xué)家曾經(jīng)提出過許多解決方案，包括增加城市綠地、改變城市建筑表面材料和幾何結(jié)構(gòu)、提高對太陽輻射的反射率，以及調(diào)整街道方向、控制城市人口等。例如，在2010年世博會上，以“東方之冠”命名的中國國家館就在設(shè)計理念上不但融入了大量的中國元素，更是通過建筑本身的自遮陽體形，綜合應(yīng)用太陽能、雨水收集、地源熱泵等環(huán)保節(jié)能方面的新技術(shù)，為改善城市局部環(huán)境生態(tài)化的景觀提供了范本。
　　我國在城市氣象方面的研究也已經(jīng)起步，但目前更多的是集中在應(yīng)對極端天氣氣候?qū)Τ鞘邪踩\(yùn)營的服務(wù)上。而建設(shè)和運(yùn)營好一個城市，使之能夠?qū)崿F(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，讓城市居民能夠生活在一個自然環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)安全、人與自然和諧相處的環(huán)境，不但需要?dú)庀髮W(xué)家與城市規(guī)劃者、管理者、建筑部門，以及城市文化學(xué)者、社會公眾之間的密切溝通和共同努力，更需要我們的下一代能夠在可持續(xù)發(fā)展和人與自然和諧共存的理念指導(dǎo)下，為城市設(shè)計出美好的未