人类文明发展的历史，也是人类的城市化史，同时城市也承载着人类文明发展的未来。随着工业革命和技术进步，单个城市的面积越来越大，超大城市和城市群的数量快速增加。根据联合国人居署发布的《2022年世界城市报告：展望城市未来》，2021年城市人口占全球人口总数的56%，到2050年数值，预计将增长至68%。城市产生了约70%的全球二氧化碳排放，同时，城市也是全球的经济引擎，产生了全球GDP的80%。
城市化进程为人类文明的发展奠定了基础、带来了机遇，但是同时也为人类健康舒适生活环境的营造带来了挑战。快速变化的城市下垫面引发了一系列城市气候问题，比如城市通风恶化、热岛效应显著、极端暴雨和热浪天气频发、空气污染加剧、建筑能耗增加等，严重威胁了经济稳定发展和居民生命健康、深刻影响着建筑运行能耗和碳排放。城市气候、建筑能耗和居民健康存在多尺度的复杂耦联关系。
本书尝试从城市热环境与风环境的形成机理和优化方法、城市环境与碳排放相互作用特征，以及从城市环境对人体健康影响的角度出发，总结相关研究进展，为营造低碳健康的城市风热环境提供理论支持与经验方法，打造城市的呼吸系统和体温调节系统。