Yerkürenin atmosferin etkisiyle ısınması. Bulutsuz ve açık bir havada, kısa dalga boyuna sahip Güneş ışınlarının önemli bir bölümü atmosferi geçerek yeryüzüne ulaşır ve orada emilir. Ancak, yerkürenin sıcak yüzeyinden salınan uzun dalgalı ışınların bir bölümü, uzaya kaçmadan önce atmosferin yukarı seviyelerinde bulunan çok sayıdaki, ışınımsal olarak etkin eser gazlar (sera gazları) tarafından emilir ve sonra tekrar salınır. Doğal sera gazlarının en önemlileri, başta su buharı (H2O) olmak üzere, karbon dioksit (CO2), metan (CH4), di azot monoksit (N2O) ve troposfer ile stratosferde (troposferin üzerindeki atmosfer bölümü) bulunan ozon (O3) gazlarıdır.
Normal koşullarda, uzaya kaçan uzun dalgalı yer ışınımı gelen Güneş ışınımıyla dengede olduğu için, yerküre-atmosfer birleşik sistemi, sera gazlarının bulunmadığı bir ortamda olabileceğinden daha sıcak olur. Atmosferdeki gazların gelen Güneş ışınımına karşı geçirgen, buna karşılık geri salınan uzun dalgalı yer ışınımına karşı çok daha az geçirgen olması nedeniyle yerkürenin beklenenden daha fazla ısınmasını sağlayan ve ısı dengesini düzenleyen bu doğal süreç sera etkisi olarak adlandırılır. Kentlerin ve büyük yerleşim birimlerinin olduğu yerlerdeki hava sıcaklıkları, çevredeki açık alanlarla karşılaştırıldığında, bu etkinin sonucu daha net izlenir. Yerleşim birimlerindeki binalar, yapılar, kirleticiler ve çevreye göre daha fazla miktarda bulunan karbon dioksit tarafından emilen ısı, atmosfere daha geç döndüğünden, özellikle açık ve bulutsuz gecelerde yerleşim birimlerindeki sıcaklığın, çevredeki açık alanlara göre daha yüksek olmasına neden olur.