Фізики пов'язали перегрів міського повітря щодо сільської місцевості з щільністю забудови і висотою будівель. Виявилося, що проста математична модель, яка враховує також геометрію вуличної мережі в місті, досить точно пророкує різницю температур у місті і на природі в різних містах у нічний час, пишуть вчені в.
Відомо, що температура повітря в місті значно перевершує температуру в навколишньому місті сільській місцевості. Цей ефект вчені називають міським островом тепла (urban heat island) і викликаний він кількома причинами: зростанням рівня теплового випромінювання, зміною вологості та інтенсивності циркуляції повітря, а також збільшенням тепломісткості середовища. Зазвичай центр острова тепла трохи зрушать відносно центру міста в бік переважаючого напрямку вітру, проте точний розподіл температури (як просторовий, так і періодичний - з плином часу) залежить від великої кількості параметрів, серед яких фізичні властивості поверхні, температура всередині житлових приміщень і взаємне розташування джерел тепла.
Фізики з США і Франції під керівництвом Ролана Пелленка (Roland J.-M. Pellenq) з Массачусетського технологічного інституту вирішили оцінити, як на властивості острова тепла впливає геометрія міста і структура мережі вулиць. Для цього вчені проаналізували дані про різницю температур повітря між містом і сільською місцевістю, зібрані в 50 містах по всьому світу в нічний час. Вночі різниця температур максимальна і на неї впливають всього два основних фактори: кількість тепла, яке вдалося запасти на нагрітих поверхнях протягом дня, і швидкість, з якою це тепло розсіюється вночі. Існує і ряд інших факторів, однак, за словами авторів дослідження, їх внесок можна вважати незначним.
Для кількісного опису ефекту, фізики розробили математичну модель, в якій розташування будівель у місті, яке вони назвали «міською текстурою», описується через відносну площу будівель, їх взаємне розташування і висоту. Перше наближення моделі було почесним і не враховувало висоту або обсяг будівель.
Щоб описати геометрію вуличної мережі і відносне розташування будівель у тому чи іншому місті, області навколо метеорологічних станцій радіусом близько 5 кілометрів вчені представляли як почесну карту будівель, на якій кожна будівля описується точкою. Радіальний розподіл цих точок можна описати математично: максимуми і мінімуми розподілу пов'язані з відстанню між будівлями і визначають їх кластерну структуру. Залежно від розмірів кластерів для різних міст характерні різна щільність забудови і різна ступінь впорядкованості. Наприклад, структуру почесних кластерів, утворених будівлями в Чикаго, (з дуже великим ступенем впорядкованості) вчені порівнюють з кристалічною фазою, а сильно розупорядковане розташування будівель в Лос-Анджелесі - з рідиною.
Якісний опис цих розподілів показав дуже простий взаємозв'язок: чим менший розмір таких кластерів (тобто більша впорядкованість і щільність забудови), тим вища нічна температура в місті порівняно з навколишньою, негородською, місцевістю.
Для кількісного опису перегріву міського повітря фізики ввели в модель параметр, який також враховує висоту будівель: видимість неба з землі, тобто той відсоток неба, який не загороджений будівлями з урахуванням їх висоти. Пов'язавши за допомогою моделі теплового випромінювання геометричні характеристики міської забудови і різницю температур між містом і сільською місцевістю, вчені розробили повну модель, яка з хорошою точністю описує дані вимірювань. Вчені відзначають, що далеко не для всіх міст, наприклад, відомі дані про висоту будівель, однак для тих 22 міст, для яких вдалося провести повноцінне порівняння даних вимірювань з передбаченнями моделі, було виявлено хорошу згоду.
За словами авторів роботи, отримані результати допоможуть у майбутньому розробити нові підходи для підвищення ефективності енергоспоживання в містах та оптимізації будівництва нових міських районів.
Дослідженню міського клімату, його динаміці та впливу на здоров'я останнім часом присвячується все більше робіт, які розглядають кліматичні явища як з точки зору фізики, екології або медицини. Наприклад, в одному з недавніх досліджень вчені спробували пов'язати урбанізацію передмість зі збільшенням викидів вуглекислого газу в атмосферу, проте з'ясувалося, що прямої кореляції між двома цими факторами немає.