本文利用耦合了单层冠层模型UCM的中尺度模式WRF模拟了上海、南京两个地区四次城市热岛现象，结果表明城市热岛效应高温的水平分布明显受到大尺度环境风场影响，高温中心与城市几何中心并不重合，而是向城市下游偏移。对城、郊地表能量平衡过程以及气温沿环境风场方向的垂直剖面图进行深入分析后，发现：城、郊地表能量平衡过程的巨大差异会导致城、郊地面对大气加热不均，城区作为热源，通过大尺度地面风将能量向下风方郊区输送。为了研究人为热源对城市气候的影响，本文考察了不同的试验对于地表温度的模拟效果，结果表明：在试验中合理加入人为热方案能有效地提高地表温度的模拟能力。主要结论如下：　　 ⑴所有控制试验都表现出明显的城市热岛效应；除去城市表面的试验中则完全没有热岛效应的迹象；城市发展试验则显现出范围更广、强度更大的热岛效应，这表明城市热岛的强度与城市的规模是成正比的。在大尺度地面风的影响下，控制试验和城市发展试验中热岛的高温中心明显向城市下风方郊区偏移，造成了郊区的高温。城市表面有着较低的反射率，所以在白天可以吸收更多的太阳短波辐射，因而有较高的地表温度。城市的高温地表向大气输送更多的感热，并通过地面风将热量向下游转移，所以气温的高温带与地表温度的高温带的分布不完全一致，而是出现了气温的高温中心向下风方偏移的现象。　　 ⑵以地表热量、辐射平衡为主的能量交换过程是地-气相互作用的重要方式。城市的人造表面与郊区的自然表面相比在热容量、热传导率上存在很大的差异，城市地表的反射率与自然植被也不相同，这些使得城市与郊区有着不同的地表能量平衡过程而导致城市热岛的产生。　　 ⑶四个个例中下风方郊区在不同试验的能量平衡过程模拟结果差异表明，城市的存在与否对于下风方郊区能量平衡的直接影响是微乎其微的。在分析控制试验中平行于环境风场的气温垂直剖面图后发现：四个个例中低层大气都出现了一个水平方向上的高温带，从城区一直向下游郊区延伸。在近地面风场的影响下，城市近地层大气从下垫面所获得的热量被源源不断地输送到下游的郊区，使下风方郊区低层大气比其它位置郊区能获得更多的热量，气温明显偏高。城市化过程使城市以及城郊过渡带上空大气获得更多的热量，气温明显上升。在计算城郊过渡带的平流加热率后发现，大尺度环境风场下城市对下风方郊区大气的平流加热作用不可忽视。　　 ⑷城市化进程的加剧，导致人类向大气排放的热量逐年增加，人为热已经成为不可忽略的因子，影响和改变着大气边界层的物理结构。在模拟上海区域冬季地表温度的个例中，使用新陆面资料的试验效果要好于旧陆面资料，加入人为热源的试验效果要优于没有人为热的试验，这些反映了热岛效应的强度是不断增加的城市面积和人为热排放共同决定的。不同试验中城区地面气温的日变化图则表现出人为热对城市大气明显的加热作用。