Το φαινόμενο της θερμικής νησίδας, που αναφέρεται επίσης ως το φαινόμενο της αστικής θερμικής νησίδας, είναι μια κατάσταση όπου η μέση θερμοκρασία μιας περιοχής είναι υψηλότερη από τις κοντινές αγροτικές περιοχές. Προκαλείται κυρίως από το γεγονός ότι τα υλικά στις αστικές περιοχές, όπως το σκυρόδεμα και η άσφαλτος, απορροφούν πολύ ηλιακό φως και το αποθηκεύουν σε μεγάλες θερμικές μάζες. Μια δευτερεύουσα αιτία είναι η σπατάλη θερμότητας που παράγεται από μαζικές χρήσεις ενέργειας. Η συσσώρευση θερμότητας έχει αντίκτυπο όχι μόνο στην ίδια την πόλη, αλλά και στις κοντινές περιοχές κατά τον άνεμο, οι οποίες γενικά βλέπουν μεταξύ 10% και 30% περισσότερες ετήσιες βροχοπτώσεις από τις περιοχές αντίθετες.
Υπάρχουν διάφοροι μικροί παράγοντες που συμβάλλουν στο φαινόμενο της θερμικής νησίδας και όταν συνδυαστούν, αυξάνουν σημαντικά τις μέσες θερμοκρασίες. Η διαφορά στις αστικές θερμοκρασίες σε σχέση με τους περιφερειακούς μέσους όρους είναι πιο εντυπωσιακή τη νύχτα, και ειδικά κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Μία από τις κύριες αιτίες της αυξημένης θερμοκρασίας είναι ότι σε ένα αστικό περιβάλλον τα μεγάλα κτίρια αποκλείουν μεγάλο μέρος του ουρανού, ο οποίος τη νύχτα είναι πολύ πιο δροσερός από το έδαφος, και έτσι η θερμότητα δεν διαχέεται τόσο γρήγορα όσο στις αγροτικές περιοχές. χωρίς μεγάλα κτίρια.
Μια άλλη αιτία είναι η εισαγωγή μεγάλων λωρίδων νέων υλικών που απορροφούν και διατηρούν θερμική ενέργεια από τον ήλιο. Η άσφαλτος, για παράδειγμα, απορροφά πολύ περισσότερο ηλιακό φως από την κανονική γη, λόγω του σκούρου χρώματός της, και τόσο η άσφαλτος όσο και το σκυρόδεμα τείνουν να συγκρατούν τη θερμότητα πολύ καλύτερα από ένα μέσο κομμάτι εδάφους. Ως αποτέλεσμα, το ηλιακό φως απορροφάται ως θερμότητα σε χώρους στάθμευσης, πεζοδρόμια και δρόμους και χρειάζεται πολύ περισσότερος χρόνος για να διαλυθεί από τις γύρω μη αστικές περιοχές.
Υπάρχουν σημαντικοί κίνδυνοι για την υγεία που συνδέονται με μια θερμική νησίδα και ανάλογα με την περιοχή, τα ποσοστά θνησιμότητας κατά τη διάρκεια των κυμάτων καύσωνα μπορεί να αυξηθούν σημαντικά στις αστικές περιοχές ως αποτέλεσμα. Οι ήδη υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να εκτοξευθούν ακόμη πιο ψηλά καθώς η θερμότητα απορροφάται και παγιδεύεται στις πόλεις και χωρίς έτοιμη έξοδο για αιμορραγία τη νύχτα, μπορεί να υπάρξει μικρή ανάπαυλα για όσους πλήττονται από τη ζέστη. Αν και υπάρχουν μόνο περίπου 1,000 θάνατοι κάθε χρόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες από υπερβολική ζέστη, ένα σημαντικό μέρος αυτών πιστεύεται ότι οφείλεται στις αυξημένες θερμοκρασίες των αστικών περιβαλλόντων.
Ίσως ακόμη πιο δραματικό είναι το οικονομικό κόστος του φαινομένου της θερμικής νησίδας. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού σημαίνουν αυξημένο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας για την τροφοδοσία του κλιματιστικού για να διατηρείται δροσερός ο εσωτερικός χώρος. Η πόλη του Λος Άντζελες εκτιμά ότι δαπανώνται επιπλέον 100 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ (USD) κάθε χρόνο για τον έλεγχο του κλίματος λόγω αυτού του φαινομένου. Ως αποτέλεσμα, έχουν προταθεί μια σειρά από καινοτόμα προγράμματα ψύξης, τόσο για τη μείωση του ετήσιου κόστους όσο και για την αύξηση του βιοτικού επιπέδου.
Η φύτευση δέντρων, που αντανακλούν το φως και δροσίζουν το περιβάλλον, χρησιμοποιώντας ανοιχτόχρωμες επιφάνειες, φύτευση ζωντανών στεγών και επικάλυψη δρόμων με ανακλαστικό στρώμα είναι όλα τακτικές που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μείωση του φαινομένου της θερμικής νησίδας. Στην πόλη του Λος Άντζελες, ένα προτεινόμενο πρόγραμμα εξετάζει τη δαπάνη 1 δισεκατομμυρίου δολαρίων για την επικάλυψη περίπου του ενός τέταρτου των δρόμων της πόλης, τη φύτευση δέκα εκατομμυρίων δέντρων και την ανακαίνιση πέντε εκατομμυρίων σπιτιών. Η ετήσια εξοικονόμηση υπολογίζεται σε περίπου 170 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ σε ενέργεια, και επιπλέον 360 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ στην υγειονομική περίθαλψη, με το έργο να αποδίδει μόνο σε δύο χρόνια.