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一、干旱大陸性氣侯
西北地區(qū)位居大陸的腹部。若以烏魯木齊為中心，東到太平洋為3400千米，西到大西洋為6900千米，北到北冰洋為3400千米，南到印度洋為2600千米。四周距離海洋遙遠，加上周圍高山的阻擋，海洋水汽難以到達，降水量遠比同緯度其他地區(qū)少。
本地區(qū)盆地氣候效應明顯。冬季，當冷空氣進入盆地后，常聚積在盆地低處，而盆地內輻射冷卻強烈，容易產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象。逆溫層厚度可達500—2000米，其垂直結構較為穩(wěn)定，常使自西向東移動的冷鋒從逆溫層上滑走。因此，冬季天氣較為穩(wěn)定。夏季，盆地迅速增溫，熱量又不易向外流散，產(chǎn)生不穩(wěn)定結構，每當有冷空氣入侵時，易產(chǎn)生陣性風雨天氣。春秋季，盆地邊緣輻射冷卻的冷空氣順坡下滑，聚集于盆地低處，使盆地邊緣比其中心溫度偏高。在降水量的分布上，盆地中央降水少于周圍，這種現(xiàn)象以4—10月最為突出。盆地效應還反映在風的分布上，在盆地邊緣地區(qū)有明顯的山谷風。
西北地區(qū)的氣候基本特征是：光照長;熱量資源豐富;氣溫變化大，干燥少雨，多風沙天氣。
(一)光照豐富
本地區(qū)云量稀少，日照時數(shù)較長，全年實際日照時數(shù)達2550—3500小時，太陽總輻射量達54.4—71.2億焦耳/(平方米·年)。光照資源豐富，在全國僅次于青藏高原。這不僅對作物的生長發(fā)育有促進作用，而且也為廣泛利用太陽能提供了有利條件。
(二)熱量資源豐富，氣溫變化大
西北地區(qū)與我國同緯度其他地區(qū)相比較，氣溫偏高，除上述日照時間長，所得的太陽輻射能較多外，還由于地面干燥，太陽能消耗于蒸發(fā)方面較少，而用于增加地面和低層空氣溫度較多。加以盆地地形的影響，使得夏季灼熱的空氣不易外流，冬季冷空氣流動也受到一定的阻隔，越過山地后又有下沉增溫作用。
準噶爾盆地年平均氣溫大致在5—8℃，阿勒泰、塔城一帶為2.5—5℃，天山以南大致為10—12℃，阿拉善地區(qū)年平均氣溫介于準噶爾盆地與塔里木盆地之間。南北疆以天山一山之隔，氣溫卻相差很大。特別是冬季，烏魯木齊與庫車的氣溫幾乎相差一倍，可見地形屏障作用之顯著。7月，天山南北氣溫相差不大，南疆比北疆高2—3℃。
最熱月與最冷月平均氣溫之差高達35℃以上，尤其是準噶爾盆地更高，可達40—45℃。
月平均氣溫在0℃以下的時間，北疆大約有5個月(11—3月)，南疆有3個月(12—2月)，阿拉善地區(qū)約有4個月(11—2月)。
本地區(qū)春季增溫迅速，有利于作物播種，但春溫變化劇烈，對農(nóng)牧業(yè)發(fā)展影響很大。各地氣溫日變化都很大，年平均氣溫日振幅都高于11℃，南疆和河西走廊可達16—20℃。最大可達20—30℃。氣溫日變化大，對于作物體內營養(yǎng)物質的積累，特別是甜菜、瓜果糖分的積累是很有利的。但氣溫日振幅過大，增加霜凍的威脅，為其不利的一面。
本地區(qū)生長季氣溫較高，利于栽培溫帶作物，甚或水稻、棉花等喜溫作物。
(三)降水稀少、相對濕度小
本地區(qū)是我國最干旱的區(qū)域。除高大山地及北疆西部的伊犁、塔城等地區(qū)外，全年降水量均不足250毫米。北疆地區(qū)因受北冰洋和大西洋氣流的影響，平原地區(qū)年降水量為100—200毫米，南疆地區(qū)普遍不足80毫米，阿拉善地區(qū)東部在100毫米左右。新疆東部，甘肅西部不足30毫米，若羌一帶約20毫米。年降水日數(shù)13天左右。哈密北部的淖毛湖戈壁，年降水量不足15毫米。吐魯番盆地的托克遜近20年平均年降水量僅6.3毫米，最少的一年僅0.5毫米。年降水日數(shù)不足10天。其南部覺羅塔格，甚至終年難見滴雨，成為全國降水最稀少的中心。
山地的降水量受高度和坡向的影響很大。最大降水帶，阿爾泰山南坡在2000米左右，天山北坡在2000—2500米之間，如小渠子站(2160米)年降水量為573毫米。到一定高度后降水量又趨減少，天山云霧站(3539米)降水量為433.8毫米。
降水的季節(jié)分配，區(qū)內差異也較大。河西走廊、新疆東部一帶均以7、8月多雨，夏季降水量占全年降水量的60%以上。準噶爾與塔里木盆地西部，夏季降水只占全年降水量的40%左右。而伊犁、塔城地區(qū)，以春季降水最多。
降雪主要集中在12—2月。北疆積雪一般有五個月。穩(wěn)定的積雪不僅有利于冬小麥越冬，而且對于增加土壤水分和防止春旱有重要的作用。
西北地區(qū)降水既少，而又日照充足、熱量豐富，因而相對濕度很小，大部地區(qū)在60%以下，南疆、阿拉善地區(qū)約為45%。特別是在夏季，在高溫、多風的情況下，相對濕度可小于30%，此時常出現(xiàn)干熱風。干熱風的出現(xiàn)，或由于沙漠干熱氣流的影響，或由于焚風造成，對農(nóng)作物危害很大。塔里木盆地、吐魯番盆地、河西走廊均可發(fā)生這種現(xiàn)象。
(四)春季多大風
當春季下層空氣劇烈增溫時，空氣層結不穩(wěn)定，風速增大，常有8級以上大風。特別是山谷隘口處，風力更大，如阿拉山口、老風口、達坂城、七角井等地，都是著名的風口。阿拉山口平均全年有155天出現(xiàn)大風，達坂城有128天。有時還有沙暴伴生，1993年5月5日甘肅、內蒙古、新疆發(fā)生巨大塵暴，金昌市5日下午平均風力7—8級，瞬間最大風力11級，風速最高達32m/s。對群眾生命、交通、農(nóng)牧業(yè)都帶來很大危害。但是，這些風口，風力強而穩(wěn)定，可用于發(fā)電。
二、山地與盆地相間分布的地表結構
阿爾泰山和天山之間為準噶爾盆地。天山與昆侖山、阿爾金山之間為塔里木盆地。北山山地以北為阿拉善高平原。北山與祁連山之間為河西走廊。這種山地與盆地的相間分布，構成了本地區(qū)地表結構的基本特征。
北部的阿爾泰山呈西北-東南走向。西北部分最高，山峰一般在3200—3500米之間，友誼峰高達4374米。山勢由西北向東南逐漸降低，寬度也逐漸變窄。西北段降水較多，向東南降水逐漸減少。中山帶有茂密的森林帶。發(fā)源于山地的河流多循南偏西方向下注到山前平原。第四紀中期，阿爾泰山前發(fā)生西北-東南方向斷裂，額爾齊斯河受斷裂帶控制，折向西北流，山地物質不能被攜帶到準噶爾盆地。因而對平原塑造的作用不大。
天山山地由許多平行的斷塊山組成。中間夾有眾多的山間盆地、谷地。山體寬約250—350千米，海拔一般超過4000米，但在汗騰格里峰、托木爾峰和伊林哈比爾尕(瑪納斯河河源一帶)等山結，山地大多高達5500米以上，最高的托木爾峰高7435.3米。天山的西段(大致在東經(jīng)88°以西)，山勢峻拔，山地冰川發(fā)育。天山東段除博格達山較高外，一般山勢較低。由于天山山體巨大，其東西段、南北坡都有明顯的差異，山地不同高度、不同坡向的地貌作用不同，影響到山前平原的物質組成也不一致。
除上述高大的山地以外，還有準噶爾西部山地、麻扎塔格、北塔山、馬鬃山、北山、雅布賴山等山地聳立在盆地的邊緣或盆地之中。這些塊狀隆起的中山或低山，高度大都不超過2500米，多屬石質荒漠性山地，以干燥剝蝕作用為主，對周圍平原供給的物質較少。
荒漠盆地邊緣的高山不僅是盆地中地表堆積物的供應源地，而且它們的排列形式，對氣流的運行和氣候形成有很大影響。高山對氣流有明顯的屏障作用，這在天山的南北兩側表現(xiàn)得最為明顯。天山北坡為迎風坡，由于地形阻滯，常形成靜止鋒，降水較多，冬季在山前常有冷空氣聚積，山地常出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，有利于山區(qū)冬季牧場的利用。天山南坡為背風側，降水稀少，山體中部森林帶不明顯。山坡物理風化強烈。北來的冷空氣通常需要繞過天山才能進入塔里木盆地，由于冷空氣變性，氣溫增高，使大氣干旱程度增強，甚至出現(xiàn)旱風。烏魯木齊的東南風、伊犁河谷的東風多具有焚風效應。
西北地區(qū)各盆地，其地表結構也具有共同的特征，即呈明顯的帶狀排列：
1.山前傾斜平原：西北地區(qū)山地的周圍，由于山區(qū)河流搬運下來的物質堆積于山前，形成山麓沖積-洪積扇。眾多的扇形地相互毗連而形成山前傾斜平原。一般而言，河流的水量愈大，則山前平原的寬度也愈大。
沖積扇上部的組成物質以礫質為主，夾有粗沙，透水性強。加以河床深切，地下水埋藏深度一般在數(shù)十米以下。地表干旱，土層瘠薄，僅有稀疏的荒漠植被，目前很少利用。少數(shù)地區(qū)采用引洪放淤的方法，增厚土層，并增加地面覆蓋，防止土壤侵蝕，逐步發(fā)展農(nóng)牧業(yè)。
沖積扇的中部，地表組成物質以亞沙土為主，但底層仍為砂與礫石夾層。地下水埋藏深度約為5—10米以下，排水條件良好，引用河水灌溉比較便利。成為綠洲集中分布區(qū)。
扇形地下部組成物質主要為亞粘土甚至夾有粘土，部分辟為耕地，地下水埋深1—5米。由于地形坡度減緩，排水不暢，耕地容易受到鹽漬化的威脅。
2.沖積平原：在山前傾斜平原以下的沖積平原，面積廣闊，地勢平坦，土質較細，組成物質以亞沙土、亞粘土為主，或與細沙形成夾層。
現(xiàn)代沖積平原范圍較小。面積較大的沖積平原有塔里木河平原、葉爾羌河平原、瑪納斯河平原、疏勒河平原、額濟納河平原等。沖積平原的河道上游段，屬下切性河道，分支較少，通常有明顯的河流階地。河道中游段，由于坡降逐漸變緩，沉積作用強烈。河床被填高，河流分汊較多，洪水期經(jīng)常泛濫。形成廣闊的泛濫平原。
西北地區(qū)的內陸盆地中，古老的沖積平原面積很廣，大部分地區(qū)已無現(xiàn)代水流補給，僅地面上殘留一些古河道。地下水埋藏深度在 8—12米以下。愈向盆地中心，地下水的埋藏深度愈深，地下水的礦化度也逐漸加重。
沖積平原地形平整，特別是河流通過的地段，河水對地下水有淡化作用，土壤改良條件較好，引水灌溉也比較便利，是開墾的主要區(qū)域。
3.湖積平原：盆地中，大河流的尾閭常潴水成為湖泊。由于河流水量的變化，或河道的遷徙，湖泊的位置、范圍也常有變化，因而湖積平原的面積分布很廣。湖積平原的組成物質較細，大多為聚鹽的中心，農(nóng)牧業(yè)利用較為困難。只有在濱湖現(xiàn)代三角洲，鹽漬化程度較輕，可作為農(nóng)牧業(yè)用地。
4.沙漠：盆地中心，沖積、洪積、湖積的物質，經(jīng)風的吹揚作用，形成了廣闊的沙漠，如準噶爾盆地的古爾班通古特沙漠，塔里木盆地的塔克拉瑪干沙漠，阿拉善高平原的巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠等。它們大部分是光裸的復合新月形沙丘或是巨大的金字塔形沙山。水分條件較好的地區(qū)形成被沙生荒漠植被所固定或半固定的沙丘。
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