все названия областей в именительном падеже имеют окончание "ая", верно?
city_name.replace("ая ", "ой ");
а слово область "область" всегда последнее и в нем нужно заменить последний символ "ь" на "и"
city_name.substring(0, str.length - 1);//удаление последнего символа
city_name = city_name + "и";