乌鲁木齐河流域地处86°45′～87°56′E，43°00′～44°07′N，位于北半球中纬度欧亚大陆腹地，青藏高原北侧。乌鲁木齐河发源于天山喀拉乌成山北坡，天格尔Ⅱ峰，流向为北东北，出山口后，至乌拉泊折向正北，穿过乌鲁木齐市区，至米泉梧桐窝的北蔡家湖处逐渐消失，总长214.3 km，流域面积4684 km2（如彩图1所示），是新疆首府乌鲁木齐市的重要水源。流域内山势高，坡度大，垂直地带性明显，自上而下依次为高寒砾漠带（海拔3600 m以上）、高山草原草甸区（3500～2600 m）、中低山森林区（2500～1600 m）。其中，高寒砾漠带冰川广布，植被稀少，中低山森林区则以雪岭云杉针叶林和草原植被最为典型。
乌鲁木齐河流域深处欧亚大陆腹地。东、西、南、北分别距离太平洋、大西洋、北冰洋、印度洋约3500、6900、3400和2500 km。我国东部季风带来的来自太平洋的暖湿气流东进的过程中，因受到第一、第二级阶梯东北-西南走向或南北走向山脉的阻挡，不断产生地形降水，使得水汽消耗殆尽，难以在新疆地区产生降水；同样，南来的印度洋暖湿气流，虽然含有丰富的水汽，但途径高大的青藏高原时，依然受到阻挡而产生水汽损耗，唯有很少一部分沿着横断山脉以气旋的方式进入新疆南部，成为南疆降水的来源之一；而乌鲁木齐河流域位于阿尔泰山雨影区，来自北冰洋的冷湿气流在翻越北部阿尔泰山时，已将大量降水降至迎风坡面，背风坡因受到雨影效应的影响，难以产生较大降水；乌鲁木齐河流域降水的主要水汽来源是大西洋的东行水汽。因受到高空盛行的西风气流影响，山地阻挡作用相对较弱，大量水汽可从北疆谷地进入乌鲁木齐河流域，形成大量降水。(www.xing528.com)
乌鲁木齐河流域山区气温年较差较小，降水季节变化较大。山区流域气候分区为：高山冰雪区，年均气温-6.0℃，降水量占年降水量的75%以上；亚高山冻土区，年均气温-2.5～1.2℃，降水量占年降水量的50%；中高山寒温区，年均气温0～4.0℃，降水量占年降水量的20%～30%。每年11月至翌年3月在海拔1000～2400 m处形成逆温层。在海拔1900 m和3500 m左右有两个较大降水带（张寅生等，1994）。
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