国内各地で40度を超えるような極端な高温が発生する際、上空では特有の大規模な気象パターンが形成されています。最大の要因は、大陸から張り出す上層の「チベット高気圧」と、南海上から張り出す中下層の「太平洋高気圧」が日本列島の上空で重なり合う「二重高気圧（背の高い高気圧）」の出現です。この構造により、上空から強い下降気流が発生し、空気が圧縮されて熱せられる「断熱昇温」が広範囲で持続します。
さらに局地的な熱波を極限まで押し上げる決定打となるのが、フェーン現象理由として知られる山越えの気流です。湿った空気が山脈にぶつかって雨を降らせた後、乾燥した空気となって山を吹き降りる過程で急激に温度が上昇します。熊谷41.1度記録や浜松市最高気温の際にも、内陸山間部を越えて吹き下ろす熱風が地表付近に滞留し、気温を一気に数度押し上げるブースターとして機能しました。
これに加えて、都市部やその近郊ではアスファルト舗装やコンクリート建造物、自動車・空調室外機からの人工排熱によるヒートアイランド現象が重なります。冷え込みにくい夜間の熱がリセットされないまま翌日の日射が加わる「熱の蓄積サイクル」が、過酷な高温日を生み出す根本原因となっています。
