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近百年来地球表面的气候正经历一次显著的变暖，但由于观测记录中可能包含有城市热岛影响，由此造成的记录的长期偏差会影响人类对气候变化的监测与检验。目前国际上对城市化对气温观测记录影响的研究较少，且已有的研究结果可能受到选站方法等因素的影响，对气温序列中城市化影响显著程度的认识存在较大的分歧，有必要做进一步分析。
本文利用美国国家气候资料中心和中国气象信息中心提供的北半球3575个气象观测站点的温度观测资料、以及美国航天航空局对地观测数据下载中心发布的MODIS反演地表温度栅格影像，分析了城市化对北半球陆地气温观测记录影响开始的时间和影响的强度，得到如下结论和成果：
(1)温度变化背景站的选择
背景站是指观测到的温度记录没有受到城市影响、可以反映真实的自然温度情况的站点。在分析对比现有的背景站筛选方法的基础上，采用遥感手段研究城市热岛的技术，利用MODIS反演的地表温度确定城市和城市影响区域的范围，筛选不受城市影响的背景站。这种方法可以直观地反映城市热场与气象观测场的相对位置。结合GoogleEarth地图，在北半球3575个站气象观测站点中筛选出994个背景站。
(2)城市化对温度记录影响的显著性
城市对温度记录的影响用背景站温度与全部站点或其余站点温度的差异来描述。参考Jones计算全球平均温度序列的方法，对北半球站点温度记录进行均一化和格点化，计算北半球全部站点序列和背景站序列。使用配对T检验对全部站点序列和背景站序列进行差异的显著性检验。计算发现，1901-2004年城市化对北半球年、夏季和冬季气温序列有显著的影响。全部站点与背景站年平均气温距平值序列的T检验值超过了0.05的显著性水平，夏季和冬季距平值序列的差异超过了0.01的显著性水平。对各月情况的分析发现，在冷季和植被茂盛的月份差异最为显著。1月、2月、7月、8月和11月，北半球全部站点与背景站距平值序列的差异都通过了0.05的显著性检验，6月和12月的T值通过了0.1的显著性检验。
通过对全部站点和背景站距平差序列的分析发现，1901-2004年北半球全部站点年均温序列、春季和秋季温度序列中城市化的影响有随时间上升的趋势，全部站点与背景站年均温距平的差值序列与时间的正相关关系超过了0.01的显著性水平，春季序列和冬季序列与时间的正相关关系也都超过了0.05的显著性水平。
(3)城市化影响开始出现的时间
滑动计算全部站点序列和背景站序列1901-2004年50年气候倾向率，分析两个倾向率序列之间的差异。结果发现，从1970年开始城市化对北半球温度记录出现明显的影响，1970-1984年城市化的影响不断增加，1985-1990年全部站点序列中城市化影响强度经短暂回落，1990年以后城市对温度记录的影响再次上升。
(4)不同纬度带城市化对温度记录的影响
分纬度带分析城市对温度记录的影响，发现在低纬度和高纬度地区，城市化对温度记录的影响有限。而在中纬度，特别是35°-45°N地区，城市化对温度记录的影响最明显。
(5)城市化对百年序列及增温期序列的影响
对全部站点和背景站1901-2004年温度距平值序列气候倾向率进行分析，发现全部站点的气候倾向率明显大于背景站，说明城市发展对北半球温度记录造成了一定的影响，其中春季和冬季的在全分析时段中的所受影响最明显。
20世纪50年代以来全球温度开始上升，对全部站点序列和背景站补全序列的配对T检验发现这个时间段内城市化对年均温有明显的影响。此外，年、春季和冬季平均距平中的城市化的影响有随时间上升的趋势，冬季与时间的相关系数超过0.05的显著水平，年、春季超过了0.01的显著水平。在剧烈增温的1979-2004年也发现城市化对温度记录的影响。
(6)不同城市化水平地区的城市化对温度记录的影响
北半球各地社会经济发展差异巨大，城市化水平也有很大的不同。分别选择欧洲和中国作为城市化高度发达和城市化快速发展的案例区，对不同城市化水平的地区进行分析。结果发现，欧洲案例区城市站对温度记录的影响在1950年开始显现，1950-1980年城市热岛不断升高，城市对温度的影响随时间增强，1980年后热岛强度上升幅度开始下降。
对中国案例区的分析也发现了城市化对温度记录的影响。但是中国城市化从1990年开始对温度记录产生显著影响，在时间上明显晚于欧洲。对四季的分析发现，冬季和春季所受的影响最明显。