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西北地区属于大陆性气候,气候比较干旱,但降水比较均匀。天山、阿勒泰、祁连山地区比较湿润。西北地区大致以400毫米等降水量线界分。内蒙古西部、新疆中部沙漠广布。 地形以高原、山地为主，但是一般不很高。
西部地区地形包括天山山脉、阿尔金山脉、祁连山脉、昆仑山脉、阿尔泰山脉、河西走廊、准噶尔盆地、塔里木盆地、塔克拉玛干沙漠、吐鲁番盆地等山地、盆地、沙漠、戈壁。
西部地区从东到西自然景观按照大类可分为黄土高原、戈壁沙滩、荒漠草原、戈壁荒漠。
西北地区深居内陆，距海遥远，再加上高原、山地地形较高对湿润气流的阻挡，导致本区降水稀少，气候干旱，形成沙漠广袤和戈壁沙滩的景观。西部地区仅东南部少数地区为温带季风气候，其他的大部分地区为温带大陆性气候和高寒气候，冬季严寒而干燥，夏季高温，降水稀少，自东向西呈递减趋势。由于气候干旱，气温的日较差和年较差都很大。西北地区大部属中温带和暖温带大陆性气候，局部属于高寒气候。吐鲁番盆地为全国夏季最热的地区。托克逊为全国降水最少的地区。