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乌鲁木齐深处大陆腹地，属于中温带大陆干旱气候区。气候特点是：温差大，寒暑变化剧烈；降水少，且随高度垂直递增；冬季寒冷漫长，四季分配不均，冬季有逆温层出现。
春：
乌鲁木齐春天来得迟，北郊一带3月26日步入春天；市区要晚两个星期，到4月8日春天来临；南郊还要迟十几天，4月20日左右山前才见绿波。每年从6月上旬起，乌鲁木齐之春自北而南相继结束。春雨占全年降水的40% 左右，对春播及旱地作物十分有利。
夏：
夏季的乌鲁木齐城郊山区山花烂漫，市区林带郁郁葱葱；北郊的夏季，从6月4日到9月21日整整90天；城区则从6月23日到8月24日，才62天；而南山牧场却没有真正的夏天，春秋相连。乌鲁木齐位于亚欧大陆腹地，远离海洋，气候干燥，尽管夏日炎炎，却热而不闷，而且昼夜温差大，乌鲁木齐城区夏季平均气温为23℃，是旅游、避暑的胜地。
秋：
乌鲁木齐的秋天从8月24日开始。北部平原推迟10天，入秋后，天气环境比较稳定，天气不冷不热，温和宜人。秋季是收获的季节，天山南北的瓜果汇集在乌鲁木齐。9月下旬以后，冷空气频频袭来，气温下降迅速。10月份昼夜温差增大。"早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”这句民谣正是乌鲁木齐深秋气候的生动写
冬：
乌鲁木齐城区的冬天，从头年11月3日到次年4月8日长达150天。乌鲁木齐市三面环山，北部好似一个朝向准噶尔盆地的喇叭口。由于天山屏障，冷空气往往滞留在盆地内，大雪飘飘，银装素裹，是乌鲁木齐冬景的一大特色，风采独具。南郊山前丘陵却有一条“暖带”，一月份气温要比市区高4、5度。这种独特的冬季气候条件，适应进行大棚蔬菜生产，而且南郊积雪长达175天，极易开展高山滑雪、高山冰场速滑和雪地“叼羊”、雪地“姑娘追”等冬季运动及旅游活动。
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