Dans les villes, la température est généralement plus élevée que dans les zones rurales environnantes. Cette caractéristique est appelée îlot de chaleur urbain. Selon la taille de la ville, la densité des constructions, la proportion de végétation et l'aération, les îlots de chaleur urbains sont plus ou moins développés. C'est surtout pendant les mois d'été et la nuit que la population est exposée à une chaleur accrue.
Les villes sont plus densément construites, la surface du sol est plus imperméable que la campagne environnante, et les villes émettent davantage de polluants et de chaleur résiduelle. Cela entraîne une modification du climat local en termes de température, d'humidité, de rayonnement, de vent, de qualité de l'air et de bruit.
L'îlot de chaleur urbain est une caractéristique typique du climat urbain et se produit tout au long de l'année. La plus grande différence de température entre la ville et la périphérie est atteinte en été et est particulièrement marquée la nuit. Dans les villes suisses, la température nocturne est jusqu'à 5-7 °C plus élevée que dans les zones rurales environnantes. Pendant la journée, les différences entre la ville et la campagne sont généralement moins importantes et les températures de l'air dans les villes ne sont souvent qu’à peine plus élevées. C'est pourquoi le nombre de nuits tropicales (température minimale nocturne de 20 °C ou plus) est nettement plus élevé dans les villes qu'à la campagne, tandis que le nombre de journées tropicales (jours où la température maximale est de 30 °C ou plus) n'est guère plus élevé. Toutefois, sur les axes routiers ou sur les places sans végétation, la température diurne peut également être nettement plus élevée en ville qu'en périphérie.
L'effet d'îlot de chaleur urbain a les causes suivantes :
L'îlot de chaleur urbain est le plus important par temps anticyclonique, c'est-à-dire lorsque le vent est faible, que la couverture nuageuse est faible et que le rayonnement est intense. C'est particulièrement le cas pendant les périodes de canicule.
Ce sont surtout les températures nocturnes élevées dans les villes qui constituent un problème de santé pour les personnes qui y vivent. Si les nuits ne sont pas suffisamment fraîches, le corps a du mal à se reposer et à supporter la chaleur pendant la journée. Pour éviter ou limiter les conséquences négatives, il est important de prendre des mesures d'urbanisme et d'architecture et d'émettre des alertes efficaces et en temps utile en cas de canicule, et ce en contact étroit avec les autorités urbaines et cantonales. Lors des alertes canicule, MétéoSuisse attire l'attention sur la plus grande exposition à la chaleur dans les villes.
Ces dernières années, les réseaux de mesures avec stations météorologiques ont été considérablement développés dans les villes afin d'obtenir des informations plus précises sur l'intensité et la répartition temporelle et spatiale de la pollution thermique urbaine. Ces données ont une grande utilité comme base de planification pour un développement urbain adapté au climat. Elles permettent par exemple de planifier de manière ciblée des mesures visant à réduire les îlots de chaleur urbains. Ces réseaux de mesures et certaines stations de mesures sont gérés par les villes, les cantons, les universités ou des personnes privées. MétéoSuisse n'exploite pas de stations de mesures dans les villes, car les conditions de mesures prescrites au niveau international (avant tout un environnement relativement libre et naturel) n'y sont pas réunies.
La comparaison de deux stations de mesures proches - l'une en ville et l'autre en zone rurale périurbaine - permet de mettre en évidence l'îlot de chaleur urbain au jour le jour. Une paire de stations montrant cette caractéristique à Zurich est la station rurale de Zürich-Affoltern de MétéoSuisse et la station urbaine de Zürich-Kaserne du réseau national d’observation des polluants atmosphériques (NABEL) de l’Office fédéral de l’environnement (OFEV)
En raison du changement climatique mondial, la question de la chaleur dans les villes devient de plus en plus urgente. L'exposition accrue à la chaleur rend les personnes vivant dans les agglomérations urbaines particulièrement vulnérables aux risques sanitaires liés à la chaleur. Compte tenu de la part importante et croissante de la population urbaine dans le monde, il est essentiel de comprendre les conditions climatiques futures dans les environnements urbains. Ce n'est qu'ainsi que des stratégies d'atténuation et d'adaptation efficaces et adaptées aux zones urbaines pourront être développées.
Dans le cadre des scénarios climatiques suisses CH2018, MétéoSuisse montre également l'évolution future possible du nombre de nuits tropicales, de jours de chaleur et de jours tropicaux pour différentes stations urbaines. Ces événements augmenteront fortement d'ici la fin du 21e siècle, surtout si les émissions de gaz à effet de serre ne sont pas freinées (scénario "Pas de mesures de protection du climat"). Bien que le réchauffement moyen soit similaire dans les zones urbaines et rurales, la plupart des zones urbaines seront plus touchées par la hausse des températures que leur environnement rural, et ce indépendamment de la période ou du scénario d'émissions considérés. Dans le scénario "Pas de mesures de protection du climat", la population urbaine de Zurich, par exemple, souffrirait de manière répétée d'une chaleur sans précédent d'ici la fin du siècle, avec près de 50 journées tropicales et 45 nuits tropicales par année. Les résultats pour le site rural voisin de Zurich-Fluntern montrent des fréquences nettement plus faibles (environ 30 jours tropicaux et 20 nuits tropicales par année).