（一）空气混浊度
城市是人类活动最集中的地区。工业、交通及家庭用火燃烧排放出大量的热量及有害气体，在城市上空形成污染盖层，使空气的混浊度增大。例如1971年北京城区烟幕日比郊区平均偏多86天。市内日照时数减少。由表看出城区各月日照时数均少于郊区，其中冬夏季差值大，尤以7月最大，比郊区减少7.8%；春秋季差值较小。
（二）“热岛”效应
城市的特殊下垫面导致城区气温高于郊区形成“热岛”效应。城区年平均温比郊区分别高0.5℃和0.6℃。以冬（1月）、春（4月）季热岛强度大，月平均温相差接近1℃；夏（7月）、秋（10月）季热岛温度小相差0.2℃。热岛强度不仅随季节变化有明显的日变化，并与天气状况密切相关。一年当中都是夜间热岛强度比白天大。而冬季热岛强度日变化具有明显的双峰型，峰值出现在20时和08时，中午前后其值最低，有时甚至出现负值，这种双峰型与冬季取暖活动密切相关。“热岛”的消失受风速的影响。以热岛强度＜0.5℃时的风速为热岛消失的极限风速。由于城市热岛效应，造成市、郊之间的热力环流。当大气环流较稳定时，由于热岛的热力作用，在市区形成明显的辐合环流。再加上北京的地方性的“山谷风”，风速在2—4米/秒，厚度大致为300米左右，这种山谷风和热岛环流的叠加，加强了辐合流场。由于大气层结稳定，湍流扩散很弱，很容易把郊区大气中的污染物质向市区输送，积累到一定程度就造成严重污染。
（三）降水效应
城区的热岛效应加强了热对流和机械湍流作用。空气中的杂质又是良好的凝结核，利于水汽凝结。在风的参与下，影响城市下风侧的降水也会相应增大。除海淀站外，城区全年和夏季的降雨量均大于郊区，且郊区各站降水量也不等。基本上西郊降水多于东郊。丰台、海淀区、昌平县处于夏季风的下风侧降水偏多。旧宫、通县、朝阳区在城市的上风侧或与城市平行的位置，它们在夏季处于城市下风侧的机会很少，因而这几个站的夏季降水受城市影响很小。所以在城郊的不同方位，城市对降水的影响程度不同，也就造成了降水量在城郊不同方位上的不等量分布。而本市降水量集中在夏季，夏季降水量的差异，也就构成了全年降水量的差异。由于城区比郊区偏暖，冬季降雪的次数也比郊区少。城区虽降水量多，但截留少，只有一小部分（约1/3）用来蒸发，而农村大量水分重反大气，这就使得城区空气干燥，湿度小于郊区。城区（五塔寺）年平均相对湿度比旧宫和通县偏小4.2%。
（四）城市的风
由于城区建筑物林立，动力粗糙度增大，使城区低层风速有所减少。远郊区旧宫的风速值比近郊区朝阳要大，近郊区的风速值又比市中心31中要大，尤其是平均风速大的冬、春季这一效应更为明显。夏季城郊区之间风速相差不大，有时城区的风速还略大一些。这是因为风速小的时候，城市热岛效应引起局地环流起了一定的补偿作用，使城区的风速略大于郊区。
（五）大气污染的气象条件
北京的污染源分布在西、西南和东南郊。北京的风向主要为偏南风和偏北风。偏北风速大于偏南风速。因此，偏北风的污染浓度低于偏南风的污染浓度。逆温层能阻挡有害气体的扩散，因此逆温层是否存在及位置的高低都影响着污染物的扩散。北京地区空气污染高浓度值，均出现在夜间有辐射逆温层时，此时天气多为小风或静风状态，低层大气稳定，极易造成污染物在低空堆积。日出后，随着温度的升高，辐射逆温层消散，乱流混合层增厚，大气层结处于不稳定状态，同时风速加大，有利于低层污染气体的扩散，所以白天低层空气污染减轻。在大气中，污染浓度与环流、天气条件有密切关系。一般在小风、晨雾、强热岛等天气状态下污染浓度值高。连续降水过程可使大气污染得到明显净化。