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尉犁县属暖温带大陆性荒漠气候,冷热差异悬殊,温度的年月变化大,最热月与最冷月的平均气温差多达36℃左右,冬季干冷,夏季炎热,春季升温迅速而不稳定,秋季降温剧烈。全年热量丰富但不稳定,空气干燥,蒸发强劲,降水稀少,且年际变化大,光照充足,全年平均日照2975小时。

尉犁县面积大,由于地形和地貌差异,全县可分为3个气候区:一、东北部兴地山地气候区;二、塔里木河、孔雀河中下游平原气候区;三、塔克拉玛干沙漠和库鲁克库姆沙漠北部区。

县城尉犁镇全年平均气温10.1℃,最冷的一月份平均气温-11.2℃,极端最低气温-22.6℃;最热的7月份平均气温25.6℃,极端最高气温为38.3℃;气温的年较差为36.8℃。年无霜期为144-212天。年降水量30-150mm,年平均降水量为43mm,年平均蒸发量为2700mm。

尉犁县的主风向是北偏东,风力和频率均以东北风为主,其次是南偏西,8级以上大风年平均为15天,风沙日数23.1天,浮尘天数24.2天。