在过去的几十年中,全球经历了快速而持续的城市化历程,城市热岛效应是城市化给生态环境带来的消极影响之一,城市热岛效应是城市地区温度高于其周边郊区温度的一种现象,其会导致热相关死亡率上升,空气质量下降,对城市居民的生活与健康有深远影响。此外,城市热岛效应也是导致全球变暖与许多不可预测的气候变化的关键因素,研究城市热岛效应对深入理解全球气候变化以及人类福祉,具有重要意义。现有的全球尺度的城市热岛效应研究,存在两方面局限性:其一是仅仅关注大城市的热岛效应现象而忽视中小城市,缺乏对无偏的全球城市样本的热岛效应研究。其二是在长时间序列的研究中通常将城市视为静态不变量而忽视城市在此期间的动态扩张,导致热岛强度计算不够精确。本研究基于全球城市边界数据与MODIS地表温度数据,使用谷歌地球引擎平台（Google Earth Engine）对2000-2015年五年间隔的全球超过7,000个大、中、小城市的日间/夜间热岛强度进行了计算,并探究了其时空分布与变化规律。随后,研究了城市规模、背景气候与热岛强度之间的关系,并对典型的子气候区内的城市热岛效应展开了详细讨论。最后,研究进一步分析了城市扩张对城市热岛强度的影响。主要研究结果如下:（1）年际变化方面,全球城市平均热岛强度在2000-2015这十五年间呈现出缓慢增长的趋势,日/夜间热岛强度的涨幅分别为10.2%及8.8%。季节变化方面,全球城市热岛效应呈现出明显的夏高冬低的季节性规律,日间热岛强度最高月与最低月的强度之差为0.72℃,而夜间则仅为0.23℃。在昼夜模式方面,在夏季日间热岛强度高于夜间,冬季情况则相反。空间分布方面,夏季日间热岛强度最高的几座城市主要分布在巴西、日本、加拿大三个国家,最高值达到6.11℃。热岛强度较低的城市则分布在地中海及波斯湾沿岸一带,部分地区甚至出现郊区温度高于市区的现象,最低值可达-2.95℃。（2）在全球尺度下,历史年间的城市规模与热岛强度在统计上呈现出类似Sigmoid函数的关系,平均拟合R2为0.89,但此关系在大城市上存在一定的不确定性。位于不同气候类型的城市,该关系曲线的形状也有所不同,体现为热带城市的曲线高而陡,大陆性气候城市次之,温带城市曲线相对低而平。背景气候同样影响城市的热岛强度,且城市规模越大,气候的影响越强,气候对大城市的热岛强度影响强于小城市。对典型子气候的分析显示,干旱气候减轻了城市的日间热岛强度,但加强了夜间热岛的强度。城市的日间热岛强度相较于夜间更易受到气候影响。（3）研究进一步探究了城市扩张如何影响城市的热岛强度,以2000年-2015年城市每隔五年的扩张为例,研究发现在城市扩张面积达到原有面积的100%-200%之前,城市扩张对城市的热岛强度几乎没有影响,而突破该阈值比例后,城市扩张会使城市热岛强度更容易呈现显著的上升趋势。最后,对静态/动态城市边界的对照实验表明,在该实验中使用静态边界计算得到的热岛强度为0.36℃,而动态边界则为0.47℃,即忽视城市扩张会对十五年间的全球城市热岛强度造成23.4%的低估,这揭示了使用动态扩张的城市边界在城市热岛研究中的重要性。全球城市热岛效应研究为城市管理者设计缓解城市热岛效应策略以实现城市可持续发展提供了重要的信息参考。