Lämpösaarivaikutus, jota kutsutaan myös kaupunkilämpösaaren vaikutukseksi, on tilanne, jossa alueen keskilämpötila on korkeampi kuin lähellä olevat maaseutualueet. Se johtuu pääasiassa siitä, että kaupunkialueiden materiaalit, kuten betoni ja asfaltti, absorboivat paljon auringonvaloa ja varastoivat sitä suurissa lämpömassoissa. Toissijainen syy on energian valtavan käytön aiheuttama hukkalämpö. Lämmön kertyminen ei vaikuta pelkästään itse kaupunkiin, vaan myös lähialueille tuulen alla, joissa sademäärä on yleensä 10–30% enemmän kuin tuulen alla.
Lämpösaarivaikutukseen vaikuttavat monet pienet tekijät, ja kun ne yhdistetään, ne nostavat keskilämpötilaa merkittävästi. Kaupunkien lämpötilojen ero alueellisiin keskiarvoihin nähden on silmiinpistävin yöllä ja erityisesti talvella. Yksi tärkeimmistä syistä lämpötilan nousuun on se, että kaupunkiympäristössä suuret rakennukset peittävät suuren osan taivaasta, joka on yöllä paljon viileämpää kuin maa, joten lämpö ei hajoa yhtä nopeasti kuin maaseudulla ilman suuria rakennuksia.
Toinen syy on laajojen uusien materiaalien karhojen käyttöönotto, jotka absorboivat ja sitovat auringon lämpöenergiaa. Esimerkiksi asfaltti absorboi paljon enemmän auringonvaloa kuin tavallinen maa tumman värinsä vuoksi, ja sekä asfaltti että betoni säilyttävät lämpöä paljon paremmin kuin keskimääräinen maaperä. Tämän seurauksena auringonvalo imeytyy lämmönä pysäköintialueille, jalkakäytäville ja kaduille, ja sen hajoaminen kestää paljon kauemmin kuin ympäröivillä muilla kuin kaupunkialueilla.
Lämpösaariin liittyy merkittäviä terveysriskejä, ja alueesta riippuen kuolleisuus kuumuuden aikana voi nousta merkittävästi kaupunkialueilla. Jo korkeat lämpötilat voivat nousta vielä korkeammalle, kun lämpö absorboituu ja jää loukkuun kaupungeissa, ja ilman valmiita pistorasioita vuotamaan yöllä ulos, lämmön kärsimät voivat olla vain vähän hengähdystaukoja. Vaikka Yhdysvalloissa kuolee vuosittain vain noin 1,000 ihmistä äärimmäisestä kuumuudesta, huomattavan osan näistä uskotaan johtuvan kaupunkiympäristön kohonneista lämpötiloista.
Ehkä vielä dramaattisempi on lämpösaarivaikutuksen taloudelliset kustannukset. Kesän korkeammat lämpötilat lisäävät sähkökustannuksia ilmastointilaitteista, jotta sisätilat pysyvät viileinä. Los Angelesin kaupunki arvioi, että tämän ilmiön vuoksi ilmastonmuutokseen käytetään vuosittain ylimääräiset 100 miljoonaa dollaria (USD). Tämän seurauksena on ehdotettu useita innovatiivisia jäähdytysohjelmia sekä vuosikustannusten alentamiseksi että elintason parantamiseksi.
Puiden istuttaminen, jotka heijastavat valoa ja viilentävät ympäristöä, käyttämällä vaaleampia pintoja, istuttamalla eläviä kattoja ja peittämällä tiet heijastavalla kerroksella ovat kaikki yleisesti käytettyjä taktiikoita lämpösaaren vaikutuksen vähentämiseksi. Los Angelesin kaupungissa yksi ehdotettu ohjelma käyttää 1 miljardin dollarin menoja noin neljänneksen kaupungin teiden peittämiseen, kymmenen miljoonan puun istuttamiseen ja viiden miljoonan talon korjaamiseen. Vuotuisten säästöjen arvioidaan olevan noin 170 miljoonaa dollaria energiaa ja 360 miljoonaa dollaria lisää terveydenhuollossa, ja hanke maksaa itsensä takaisin vain kahdessa vuodessa.