Este trabalho tem como objetivo analisar o campo térmico e as ilhas de calor urbano de Santa Maria e seu entorno, relacionando seus comportamentos térmicos e espaciais através da interação das variáveis urbanas e naturais, frente à imposição de tipos de tempos oriundos de condições sinóticas de fase Pré-Frontal e de Domínio Polar, no inverno. O canal de percepção climática termodinâmico do Sistema Clima Urbano proposto por Monteiro (1976) serviu deembasamento teórico-metodológico preliminar e na tentativa de se alcançarem os objetivos propostos o trabalho foi desenvolvido em três fases. A primeira consistiu na elaboração dos objetivos da pesquisa. A segunda subdivide-se em dois momentos, que consistem na análise espacial, através da elaboração de cartas temáticas, que caracterizaram as variáveis geoecológicas e geourbanas da área estudada. E a análise do campo térmico, a meso etopoclima na qual empregou-se a imagem do Satélite Landsat 7 ETM, do dia 19/06/2002. No estudo das ilhas de calor urbano foram realizados experimentos de campo junto à malhaurbana, onde foram distribuídos 19 mini-abrigos meteorológicos para a mensuração das temperaturas do ar nos horários das 09, 12h, 15h, 18 e 21h, nos dias 04/08/2004 e 10/08/2004. As informações sobre a temperatura do ar foram espacializadas em cartogramas isotermais através do programa Surfer6. Na definição dos tipos de tempo nos dias da imagem termal e das observações de campo foram elaborados gráficos de análise rítmica com dados meteorológicos diários obtidos na Estação Meteorológica de Santa Maria e imagens do Satélite GOES-E. A terceira fase deste trabalho consistiu na análise dos resultados a partir dainterpretação da cartografia térmica digital de superfície, onde se constatou que os fatores de ordem geográfica (relevo, vegetação e altimetria) aliado aos usos dos solos rurais controlam as respostas térmicas mesoclimáticas. A maior diversificação das respostas térmicas deu-se atopoclima em virtude dos fatores naturais e urbanos e pelo posicionamento do Sol no horário do imageamento, que definiram quatros situações térmicas distintas sendo: Áreas mais aquecidas, com temperaturas entre 17° e 19°C; Áreas com temperaturas moderadas, entre 15° e 18°C; Áreas com temperaturas mais brandas, entre 13° e 17°C; e Áreas comtemperaturas baixas, entre 10° e 16°C. Na análise dos experimentos de campo, constatou-se que no primeiro momento em virtude da atuação do ?Vento Norte? na dissipação das respostas térmicas não houve a formação de significativas ?Ilhas de Calor Urbano? (ICU). No entanto, no segundo dia sob condições sinóticas de domínio de Polar, a cidade registrou a formação de (ICU) de elevada magnitude em todos os horários de observação, bem como a maior amplitude térmica centro-periferia de 10°C às 12h. Assim, pode-se afirmar que a imposição dos sistemas atmosféricos regional atua diretamente na definição do campo térmicoe na formação das (ICU), devendo ser considerado para efeito de um melhor planejamento urbano e no maior entendimento das variáveis climáticas locais.