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中國沙漠地區深居內陸，遠離海洋，且周圍有關山阻隔，因而具有典型的大陸性氣候的特點。
中國沙漠的氣候特點是：夏季高溫、酷熱、乾燥，冬季乾冷，春季風沙多、溫差大。群眾中流傳說「外出需帶三件寶：水壺、風鏡、大皮襖」，就是對這種氣候特點簡潔而生動的總結。
乾燥少雨，降水不穩定
乾燥少雨是沙漠氣候最主要的特徵。前面已經說過，中國是季風氣候，降水主要受夏季風的影響，水汽**於太平洋和印度洋。所以，中國沙漠地區降水量的空間分布基本趨勢是從東向西遞減，且愈向內陸，減少越加迅速。
東部沙區盛夏可受到夏季風（東南季風）的一些影響，雨水稍多，年降水量有200～400公釐；西部地區大部分在200公釐以下。降水最少的是南疆塔克拉瑪干沙漠、東疆吐魯番盆地、青海柴達木盆地西北部和內蒙古西部的巴丹吉林沙漠，年降水量都在50公釐以下，甚至不足25公釐，是中國降水最稀少的地方。例如，南疆塔克拉瑪干沙漠東部的若羌，從1954~2023年的17年，平均降水量每年只有15.
6公釐，其中2023年才3.9公釐。東疆吐魯番盆地的托克遜，1961~2023年10年平均降水量，每年只有3.
9公釐，為全國現有降水的最小記錄；2023年這裡只下過2次雨：6月21日一次為0.4公釐，8月20日一次為0.
1公釐，全年總計才0.5公釐。中國沙漠地區有很多地方一年的降水量還沒有沿海地區乙個小時的降水量多。
中國沙漠地區的降水不僅少，而且很不穩定，也就是說年變率大。降水的多年平均變率，在中國的南方地區，大部分在15％以下；而在沙漠地區，東部沙區為25%～40％，西部多在40％以上，甚至超過50％。極端年變率差別更大。
例如，塔克拉瑪干沙漠南部的民豐安迪爾，2023年降水量只有5.0公釐，而2023年卻達42.5公釐，相差近10倍。
降水的季節分配也極不均勻，主要集中在夏季6～8月；而夏季又往往是集中在少數幾天內，有時一兩天裡的降水竟相當於半年的水量。降水高度集中，就使得連續無降水的乾旱期很長。全年最長連續無降水日數，有時可達7~10個月之久，主要出現在秋末至第二年夏初這—段時間；尤其是春旱特別嚴重，故俗語有「春雨貴如油」之說。
沙漠地區的降水性質，一般以對流性陣雨為主。談到「陣雨」，會給人們一種大雨傾盆澆注的印象。然而，沙漠裡的這種「陣雨」，是不能同中國江南的暴雨相比擬的。
它下雨的時間很短，往往只有幾分鐘；但雨下得急，雨點粗大如黃豆粒，而雨量卻極小。
沙漠地區降水十分稀少，而蒸發卻極為強烈。以多年平均蒸發量而論，一般在2500～3000公釐，有的地區高達 4 000公釐，超過降水量的十幾倍，甚至上百倍。從蒸發量與降水量的比值所反映的乾燥度來說，中國東部沙區一般在1.
5～4.0；而西部都大於4.0，其中東疆和南疆塔克拉瑪干沙漠地區在16.
0以上，甚至可高達60，成為全國最乾旱的中心。
日照強烈，冷熱劇變
中國沙漠地區，乾燥少雨，雲量少，晴天自然多，日照充足，熱量豐富。全年日照時數在2500～3600小時，也就是說，一年中有30%～40％的時間受著太陽光的照耀，這在全國是首屈一指的，相當於四川、雲南的2倍。夏季每天日照在14小時以上，冬季也有9小時之多。
無霜期一般在150～260天。大於和等於10℃的積溫，除呼倫貝爾等一小部分沙地外，一般都在3000℃～5000℃。太陽年總輻射量大部分在140～170千卡/厘公尺3，青海柴達木盆地可達200千卡/厘公尺3左右，是全國總輻射量的最高中心。
冷熱劇變，氣溫變化大。首先表現在冬季嚴寒，夏季酷熱，氣溫的年較差較大。平均年溫差一般在30℃～40℃；準噶爾盆地古爾班通古特沙漠西緣的車排子，2023年曾達到55℃。
絕對年溫差常可達50℃～60℃以上；塔克拉瑪干沙漠南部的安迪爾，2023年曾達到過67.2℃，為全國之冠。冬季，在蒙古—西伯利亞冷高壓控制之下，天氣多晴寒而乾燥，地面輻射冷卻因之加強，致使1月平均氣溫多在-10℃以下，極端最低氣溫可超過-30℃，成為全國最冷的地區之一。
而在夏季則由於大陸的強烈增溫，深居內陸的沙漠地區又成為炎熱的中心。7月平均最高氣溫在34℃以上，極端最高氣溫超過40℃。如塔克拉瑪干沙漠東部的若羌，最高氣溫為43.
6℃，南緣的和田有過46.5℃的最高記錄。而有「火洲」之稱的吐魯番，曾三次出現47.
5℃的最高記錄；其炎暑的程度遠遠超過長江流域著名的「三大火爐」——南京、武漢和重慶。酷熱日南京等市高於37℃，吐魯番高於40℃；炎熱日均高於35℃。
沙漠裡夏季白天雖然氣溫很高，但是相對濕度低，大都低於30％，有的地方甚至多次出現「0」的記錄。高溫低濕，熱而不悶。此外，日溫差大，一般在10℃～20℃，最大可達40℃以上。
白天因空氣乾燥，萬里無雲，驕陽似火，直射地面。由於沙漠地表乾燥、裸露，顏色淺淡，具有較大的反射能力，反射率估計可達30％，減少了太陽輻射能的吸收量；加之沙子的導熱性小，儲藏熱量的能力很低，所吸收的輻射能集中於沙地表面，促使劇烈增溫。因此，沙漠裡日出後氣溫就飛速直公升，到了中午，氣溫常可高到40℃左右；沙麵溫度更是高熱得驚人，多在70℃以上。
2023年7月14日下午4時30分，在吐魯番五星鄉附近的流沙地上，測得沙麵最高溫度竟達82.3℃。可是，只要太陽西下，沙麵散熱就很快，溫度迅速下降。
2023年5月，沿和田河穿越塔克拉瑪干沙漠進行科學考察時，白天測得最高氣溫40.2℃，而夜裡卻低到-4.0℃。
一晝夜溫度變化竟約達40℃，真有「一日四季」之變。怪不得群眾中流傳著這樣一句民諺：「早著皮襖午穿紗，圍著火爐吃西瓜。
」風大沙多
中國沙漠地區不僅風力較大，而且頻繁。當風速為5～6公尺/秒（相當於3～4級風）的時候，沙漠裡的沙子就可以被風吹起來，等於和大於這樣的風叫做起沙風。根據一天4次觀測統計，大部分沙漠地區的起沙風每年可達300次以上，差不多每天都可以遇到。
沙漠地區各地的風向、風力是與氣壓分布形勢以及大氣環流的特徵緊密聯絡著的。正如前面所說的，冬季，中國沙漠的大部分地區是處在蒙古—西伯利亞大陸高壓控制下，僅柴達木盆地和塔里木盆地西部是受西風氣流的影響。冬季（1月）1500公尺高度的氣流圖上，在青藏高原正北、東經96度附近有一條明顯的北北東—南南西向的氣流輻散線；在南疆中部東經83度附近有乙個氣流輻合區。
因此，冬季在輻散線西部的氣流，經河西走廊西部、祁連山和天山東段之間的孔道，進入東疆和南疆，形成塔里木盆地東部（尼雅河以東）和河西走廊西部的東北風。
輻散線以東為西北風，吹向阿拉善及鄂爾多斯地區。而準噶爾盆地則直接處在蒙古高壓向西北伸出的高壓脊的西南翼，多為偏東風或東北風。夏季，副熱帶高壓北移，西風盛行帶亦隨之北進。
不過，在近地面部分，西風環流受西天山和帕公尺爾高原的阻擋而發生偏折，一支通過帕公尺爾高原山口進入塔里木盆地西部；另一支由準噶爾西部山地各山口進入準噶爾盆地，直趨東南至河西走廊，形成西北風和西風。
至於鄂爾多斯及其以東的地區，則處在來自東南的夏季風的影響下。夏季（7月） 1500公尺高度的氣流圖上，在河套以西有一條東北—西南向的氣流輻合線，到8月可向西移到河西走廊；而在塔里木盆地的克里雅河附近同樣有一條氣流輻合線。因此，夏季在克里雅河以東的塔里木盆地東部多盛行東北風；河套以東的地區主要為東南風。
塔里木盆地西部、準噶爾盆地、柴達木盆地以及阿拉善高原則處在西北風的作用下。春、秋季是過渡季節，一般說來，春季風向與夏季相似，秋季風向與冬季接近，只是其分布界線略有變動而已。
受上述氣壓分布形勢和大氣環流大勢的影響，中國沙漠地區在風速的地域分布上具有北大南小的特點，強風區出現於中哈、中烏、中土和中蒙國界附近，尤其是一些山隘、峽谷風口地帶，風力特大，形成特大風區。如被人們稱為「風庫」的安西，群眾說這裡是「一年一場風」；全年平均有80天（最多年份達105天）出現超過8級（風速大於等於17.2公尺/秒）的大風。
北疆準噶爾盆地西部的準噶爾門的大風更是著名，全年有165天出現大風，最大風速超過40公尺/秒，能把艾比湖岸上直徑2～3厘公尺的礫石吹起堆成高30厘公尺的礫坡。更驚人的是，在古爾圖橋以南9千公尺處的東岸，風暴捲起河岸上直徑1～2厘公尺的礫石，堆成高5～7公尺、寬為70公尺的礫丘，沿河分布達1千公尺以上。東疆也是著名大風區，克爾鹼全年大於等於8級的大風天數有183天，大於等於10級的大風天數有100天，大於等於12級的有20天，瞬時極大風速為45.
5公尺/秒。像這樣的大風，在中國東南沿海地區也是罕見的。大風時，狂風怒吼，飛沙走石，毀屋倒牆，拔畝倒樹，往往造**畜**，甚至可吹翻火車，中斷交通。
正如清代和瑛的《三州輯略· 風戈壁吟》中所描述的：「石飛輕於絮，輜重飄若蓬。」弱風區則位於較閉塞的盆地（或低地）和不同風系的交匯處。
如寧夏平原、河西走廊的東段和塔里木盆地中部等地。至於風速的年變化，中國沙漠地區一般以春季和初夏風速最大，這與該季冷鋒和高空槽過境較多，以及環流加強有關。另外，春季是冷暖氣團的交替季節，這時冷暖平流作用較盛，各地區之間很容易產生較大的氣壓梯度，因而風速增大。
沙漠地區風力較大，在風季風速大到5～6級以上是常見的；加上地表大部為疏鬆的沙物質，易受風力吹揚造成風沙瀰漫。風沙日一般在20～100天，特別是在植被稀疏的流沙地區更是頻繁。塔克拉瑪干沙漠南部，風沙日常佔全年的1/3。
有時最多可達145天；在騰格里沙漠邊緣的民勤，2023年風沙日達 148天，佔全年日數的41％，其中 3～ 6月風沙日高達全月的1/2以上，持續時間最長可達 17～ 48小時，一般在10小時以上。風大時往往形成沙暴，滾滾灰黃色的沙塵被卷上高空，形成一幅巨幔，遮蔽了整個地平面和半個天空，日黯無光，以致「對面聞聲不見人，白天屋裡要點燈」。
中國沙漠地區的氣候，乾旱少雨，降水極不穩定，尤其是春季十分乾旱、寒冷和大風，這對植物生長、農業生產和造林等都帶來不利的影響。但是，任何事物從來都是一分為二的，有不利之處，也會有有利的一面。由於降水稀少，土壤在發育過程中很少受到淋溶的損失，因而礦物質比較豐富；再加上沙漠地區日照長，陽光充足，如能得到適當的水源，並加以人工灌溉，沙漠地區反而能夠得到比一般土地更高的產量。
青海的柴達木和新疆的塔里木、吐魯番就是中國小麥和棉花的高產區。夏季日照長，白天高溫且晝夜溫差大，有利於作物營光合作用和高糖分的積累，為瓜果的生長發育提供了十分優越的條件。馳名中外的吐魯番葡萄、哈密瓜和白蘭瓜等，都產於沙漠地區。
沙漠地區充裕的日照、強烈的太陽輻射，也為太陽能的利用提供了優越條件。太陽能是一種取之不盡、用之不竭，又沒有汙染的自然能資源。可利用太陽灶將陽光聚焦作為高溫熱源，用來燒開水、煮飯。
一種拋物面聚光式太陽灶，鍋底溫度可達攝氏400～800度，一般30分鐘左右就可燒開2.5~4千克水。乙個直徑2.
5公尺的聚光灶，成本35～40元，使用壽命在10年以上。這對於缺乏燒柴的沙漠地區來說，可以大大節省燃料，是很有實用價值的。此外，還可以利用太陽能發電；用太陽光熱水器把水加熱，供太陽能淋浴室使用；利用太陽能蒸餾器，蒸餾淡化沙漠裡的鹹水；又可利用太陽能製成冷氣，調節室內空氣，使室內涼爽宜人，等等。
沙漠地區風大，固然有大的破壞力，對國民經濟建設和人民生活帶來不少危害。但是，值得注意的是大風所攜帶的能量也多，只要風速提高1倍，風的能量就提高8倍。所以大風也是一種能源。
特別是由於沙漠地區風力集中在風季，為風能利用提供了有利條件，能夠比其他年平均風速一樣的地區得到更多的能量。即使在年平均風速不大的地區，也能提供相當大的風能。
中國是世界上利用風能最早的國家。在1700多年前，遼陽三道壕東漢晚期的漢墓壁畫上，就已經出現了風車；明代開始應用風力水車灌溉農田，並出現了用於農副產品加工的風力機械。通過風車的工作，把風能利用起來，化風力為動力，用於提水，供給沙漠造林、種草及農田的灌溉和牲畜飲水；還可建立風力發電站，直接供給當地居民的生活用電及帶動小型電動機械，進行農副產品的加工等。
風力發電機最大優點是一次投資建成後，除了一些經常維修費用外，發動機本身不消耗任何固體的或液體燃料。
風能與太陽能一樣，不用到地下去開採燃料，到處都有，取之不盡，用之不竭。因此，人們稱它們為「藍煤」。風能的利用，可以把沙漠地區的禍患變為造福的源泉。
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