Soltanto lo 0,2 % della superficie terrestre e coperta da aree urbane ma il 47% della popolazione mondiale ed il 73% di quella europea vive in aree densamente popolate caratterizzate da quadri ambientali generalmente degradati (A. Matzarakis). Lo studio dei contesti urbani trova quindi ampia giustificazione nel quadro attuale e nella tendenza, ormai irreversibile, alla crescente concentrazione delle attività umane in ambiti ad alta densità abitativa. La città costituisce quindi un modello di riferimento fondamentale per valutare l'impatto che i disastri naturali possono esercitare su strutture, infrastrutture e sulla popolazione in generale.
Nelle città (è ormai un dato acquisito) si è affermata una particolare topoclimatologia, dovuta in particolare agli effetti dell'ormai nota "isola di calore", da caratterizzare ormai come "isola bioclimatica urbana". Questo perché all'interno delle grandi conurbazioni è sempre più facile osservare una decisa alterazione di tutti gli eventi climatici. Le alterazioni termiche si notano soprattutto durante l'inverno e in misura meno rilevante durante l'estate.
Sulle grandi città con specifico riferimento a quelle con un numero di abitanti superiore alle 500.000 unità, si forma una "cupola di calore", alta di norma sui 150-200 metri, che specie nelle ore notturne dei mesi invernali produce una vera e propria "inversione termica in quota", con la sua base a volte addirittura sollevata dal suolo.
Questa "isola di calore" è dovuta in modo specifico alla diversa percentuale di albedo, alla esaltata capacità termica del suolo per effetto di materiali vari (asfalto, cemento ecc.), per la presenza delle costruzioni, per la grande riduzione delle superfici evaporanti naturali nonché anche per i diversi scambi di calore a seconda dell'orientamento delle strade ed in rapporto alla direzione e velocità del vento.
Il topoclima urbano risente poi, in modo più importante nei mesi invernali, della produzione di calore dovuta agli impianti di riscaldamento, al traffico cittadino, ai gas combusti ed incombusti, che, in ultima analisi, determinano un "piccolo ma significativo effetto serra urbano", assolutamente da non sottovalutare per le sue conseguenze sulla salute umana (benessere, malessere, patologie). Si aggiungano poi le attività metaboliche di centinaia di migliaia/milioni di abitanti a seconda delle dimensioni del contesto urbano. Le cause fondamentali dell'isola bioclimatica di calore sono state descritte in una forma molto chiara, dal Bessemoulin, nel suo lavoro: "Urbanisation et météorologie ".
- Modificazione delle caratteristiche termiche della superficie con maggior assorbimento di calore da parte dei materiali.
- Attenuazione dell'irraggiamento solare ricevuto, per effetto della torbidità dell'atmosfera (inquinamento) e contemporanea diminuzione dell'irraggiamento infrarosso riflesso.
- Diminuzione dell'albedo.
- Apporti termici antropici: delle attività industriali, del riscaldamento domestico, della circolazione dei veicoli, dei processi metabolici, degli abitanti stessi.
- Riduzione notevole delle superfici evaporanti naturali.
- Rugosità delle superfici, specie quelle dei fabbricati e delle strade asfaltate.
Si tratta di condizioni topoclimatiche particolari che stanno dando impulso alla bioclimatologia medica che tende ad interessarsi sempre più alle specifiche condizioni meteo-climato-ambientali dei contesti urbani. In particolare, per l'ambito italiano, può essere citato l'esempio della Valpadana, ove nei mesi invernali, esclusa qualche giornata caratterizzata da ventilazione apprezzabile dai quadranti orientali o settentrionali, si osserva calma di vento quasi assoluta, con conseguente mancanza di dispersione degli inquinanti atmosferici, che sono così "intrappolati" di norma nei primi 100-150 metri di altezza dal suolo, con tutte le conseguenze negative, anche sull'organismo degli esseri viventi, vegetali ed animali.
Questi i fattori di diversità tra il clima di città e quello di campagna, da una tabella pubblicata su "Scienza e Dossier" Dicembre 1986, nell'articolo "Climi urbani" a firma di Andrea Aparo, sono i seguenti:

IRRAGGIAMENTO

- Insolazione totale
- Ultravioletto (inverno) 30% in meno
- Ultravioletto (estate) 5% in meno
- Durata dell'insolazione 5-15% in meno

TEMPERATURA

- Media annuale 0,5-1,5 C° in più
- Minimo invernale 1,0-2,0 C° in più

UMIDITÀ RELATIVA

- Per tutto l'anno 2-3% in meno, ma variabile da città a città

NUVOLOSITÀ

- Copertura del cielo 5-10% in più
- Nebbia invernale in forte calo nelle città predisposte
- Nebbia estiva molto rara ma più frequente

PRECIPITAZIONI

- Quantità totale 5-10% in più
- Neve 5% in meno

POLVERI

- Aumento di 10 volte

INQUINANTI GASSOSI

Aumento da 5 a 25 volte

VELOCITÀ DEL VENTO

- Media annuale 20-30% in meno
- Colpi di vento 10-20% in meno
- Calma di vento 5-20% più frequente


È evidente che il topoclima cittadino delle grandi città, negli ultimi venti anni, si è abbastanza modificato rispetto alla campagna circostante.
Tutto questo è naturalmente legato alle dimensioni del complesso urbano-industriale, considerando, sotto tale termine, l'insieme delle abitazioni, delle industrie e di tutto l'ambiente circostante. Abbiamo già analizzato, nel capitolo sull'inquinamento, tutto quello che sta succedendo in una grande metropoli come Città del Messico, che pur essendo situata ad una quota che a noi può sembrare di alta montagna (2400 m), può essere considerata la città più inquinata del mondo. Gli ultimi dati che si riferiscono all'isola di calore delle grandi città parlano di un aumento che aumenta in modo esponenziale.
A Milano per esempio, in questi ultimi anni, in condizioni di cielo sereno, calma di vento, tempo stabile anticiclonico, durante l'inverno, si sono misurate differenze di temperatura minima tra il centro città e la campagna circostante che sono arrivate, in certi casi limite, fino a 6,8°:
A Firenze, nelle stesse condizioni, casi limite di 5,2°.
È logico quindi che le caratteristiche dell'isola di calore possono essere molto importanti per lo studio del microclima cittadino che vede spesso alterati i parametri normali del luogo, a tal punto da creare un "clima" diverso delle zone di campagna, lontane anche solo qualche chilometro.
Tutto questo non sussiste invece in caso di ventilazione accentuata e di condizioni atmosferiche perturbate, proprio per il continuo rimescolamento delle masse d'aria tra campagna e città.