Die klimatischen und lufthygienischen Verhältnisse eines städtischen Siedlungsraums zeichnen sich durch erhebliche Modifikationen gegenüber dem unbebauten Umland aus. Insbesondere erhöhte Lufttemperaturen, geringere Luftfeuchtigkeit und eine stärkere Luftverschmutzung können in Städten zur Verminderung der Lebensqualität und zu gesundheitlichen Belastungen der Bewohner führen. Die Ursachen der klimatischen Defizite einer Stadt liegen u.a. in einem hohen Versiegelungsgrad, einem geringen Grünflächenanteil, den thermischen Eigenschaften der urbanen Oberflächen und dreidimensionalen Baukörper sowie der Emissionsart und -intensität begründet. Die Bebauungsstruktur einer Stadt nimmt somit eine zentrale Funktion bezüglich der lokalen klimatischen und lufthygienischen Ausprägungen ein.
Deshalb wurden auch in Gelsenkirchen gesamtstädtische Klimaanalysen durchgeführt, die letzte wurde im Jahr 2011 finalisiert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen gingen in die Synthetische Klimafunktionskarte ein, die den aktuellen stadtklimatischen Zustand zur Zeit der Untersuchung abbildet sowie die darauf aufbauende Planungshinweiskarte, die Hinweise gibt, durch welche Maßnahmen Verbesserungen in den besonders belasteten Gebieten herbeigeführt werden können.
In 2025 ist die erneute Aktualisierung der Stadtklimaanalyse gestartet. Dabei kommt auch erstmals stadteigene Umweltsensorik, u.a. zur Erfassung von Klimadaten, zum Einsatz.