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新疆的温带干旱气候，是在地球历史的长河中几经变化形成的。
地质时期，新疆共出现两个大冰期：第一个大冰期，在古生代震旦纪，有3次大陆冰期；第二个大冰期，在新生代第四纪，该纪更新世有5次冰期，全新世有2次冰期，均为山岳冰川。寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪多为海洋性湿润热带或亚热带气候。石炭纪、二迭纪，为海洋向陆地过渡时期，二迭纪后，新疆“三山夹两盆”的地势格局逐渐形成，并形成气候区。三迭纪、侏罗纪、白垩纪由湿润向干热发展，三迭纪开始逐渐变干至第三纪成为大陆性气侯。
历史时期，气候变化是冷暖干湿交替，振幅和位相变化较小。这一时期的后期，人类对气候的影响逐渐增强。
现代气候的温度变化，北疆为“三峰三谷”，南疆为“四峰四谷”；降水变化北疆为“两峰两谷”，南疆为“三湿三干”，河水流量变化决定于山区降水量和高空气温的变化，山区降水多，高空气温高，河水流量就大，否则相反。人类活动的加剧，迫使河水断流、湖泊干涸、生态环境恶化，从而使气候异常。
气候变化所用资料，地质时期的主要是地层、古生物、古矿产、孢粉、冰川遗迹、C14等；历史时期的主要是历史气候记载的史料、树木年轮、冰川、古河道变迁、考古等资料；现代气候变化所用资料，主要是气象、水文观测资料。 |
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