전산 유체 역학 (computational fluid dynamics: CFD), 큰 에디 모사 (large-eddy simulation: LES), 그리고 직접 수치 모사 (direct numerical simulation: DNS)의 미규모 모형들은 도시의 바람, 난류, 그리고 관련된 오염 물질 분산을 해석하는데 유용하다. 최근 지리 정보 시스템 (geographic information system: GIS)이 실제 도시 환경에서 복잡한 형태적 특징들의 표현을 가능하게 하여 많은 미규모 모델링 연구들이 복잡한 도시 환경에서 형태학적 구조들을 포함한 역학적 효과를 조사하였다. 주로 도시 표면 온도의 비균질한 분포에 의해 유발되는 열적 효과는 미규모 모델링으로 조사되었지만 실제 도시 환경에서의 도시 지표 에너지 수지와 관련된 물리 과정의 현실적인 표현의 한계로 대부분 이상적인 도시 형태에서 수행되었다. 본 연구에서는 이상적인 도시 환경 뿐만 아니라 실제 도시 환경의 미규모 기상 모델링에 사용하기 위한 표면 온도 예측 모형을 개발하였다. 표면 온도 예측 모형은 국가 GIS 데이터베이스를 사용하여 3차원 도시 건물 형태를 표현하고, 복사, 난류, 수문, 열역학 미규모 물리 과정들을 고려하여 정확하게 표면 온도를 계산한다. 단파 및 장파 복사는 건물 형태와 관련된 그림자 효과를 정확하게 고려하여 분배된다. 실제 도시 환경에서의 뷰펙터 (view factor)는 해석 기반 수치적 산정 기법을 기반으로 계산된다. 모닌-오부코브 상사 이론 (Monin-Obukhov similarity theory)과 경험적 관계식을 사용하여 표면과 대기 사이의 난류에 의한 열 교환을 계산한다. 걸물 내부와 도로 표면에서의 전도에 의한 열 전달은 1차원 열 전도 방정식을 풀이하여 계산한다. 표면 온도 예측 모형은 도시 지역에서 얻어진 현장 측정으로 물리 과정들을 다양한 측면에서 검증하였다. 개발 모형은 미규모 모형과 결합되어 보다 더 현실적인 모의를 가능하게 하고 또한 도시 지표 에너지 수지를 분석하는 도구로 활용될 수 있다.