近些年,中国经济实力与综合国力逐渐增强,城市化进程发展迅速,从1990年到2019年城市化率增长了34.16%,预计2035年将超过70%。城市热环境是影响人类生产、生活的重要因素之一,而城市化建设势必会加剧热环境。经研究发现,下垫面性质改变是造成城市热岛效应的主要原因,随着植被、土壤、水体等天然下垫面的不断减少和混凝土、沥青等人工下垫面的不断增加,城市热环境问题越来越恶化。为探寻下垫面材质变化对城市热环境的影响规律,本文采用室外测试与理论分析相结合的方法,建立了城市热环境演化数学模型,并推演出研究区域12年来下垫面变化对空气温度、湿度的影响规律,主要研究内容和成果如下:（1）本文根据“数羊理论”、“三峡水库热湿演变模型”和“发射率偏移模型”建立了城市热环境演化的数学模型,以“下垫面-空气”界面为研究对象,排除其它因素的影响,直接探索12年间下垫面变化对空气温度和湿度的影响程度。下垫面对空气的直接作用包括红外辐射、对流显热和蒸发潜热,其中大气吸收的下垫面红外辐射、下垫面与空气的对流显热量直接影响空气温度变化,下垫面的蒸发潜热量直接影响空气含湿量的大小。在红外辐射能量部分,考虑不同地物发射率随温度的变化对红外辐射能量的影响,同时考虑大气的逐时吸收率,本文的研究范围是对流层3km范围内,经推导研究,发现3km范围内大气吸收率是整个大气吸收率的一半;在对流换热部分,各下垫面与空气存在自然对流,不同下垫面对流换热系数不同,与风速相关;在蒸发潜热部分,考虑到不同下垫面的性质,认为植被、水体和土壤下垫面材质存在蒸发潜热量。（2）对重庆大学城区域进行卫星图像分析和实地调研,得到该区域12年间（2005～2017年）各种下垫面的分布和变化情况,同时对该区域四季气象参数和下垫面表面温度进行了实地数据监测,结果发现:在此期间,天然下垫面材质逐渐减少、人工下垫面材质逐渐增多,变化比例为34.7%,其中植被、土壤、混凝土、沥青材质的变化最显著;下垫面的辐射作用对空气温度影响显著,占整个热作用的77%～100%;植被、水体、土壤的蒸发蒸腾作用对空气含湿量产生影响,其中,水体的潜热量最大,土壤最小。（3）通过分析典型年份空气温度和含湿量与2017年的关系,发现由于每年下垫面变化率不同,空气温度和含湿量变化各不相同,12年间天然下垫面面积减少、人工下垫面面积增加对空气有升温降湿的作用,具体表现为人工下垫面面积每增加1%,空气温度升高约0.08℃;天然下垫面面积每减少1%,空气含湿量降低约0.022g/kg;下垫面变化在夏季升温降湿效果最显著,春季和秋季次之,冬季最不明显。