吐鲁番是我国气温最高的地方，历史上就有“火洲”之称。据观测，这里的最高气温达到过摄氏49.6度，地表温度也曾达到摄氏89.2度，当地民间有沙窝里蒸熟鸡蛋、石头上烤熟面饼的说法。吐鲁番日最高气温高于摄氏35度的炎热日年均100天以上，高于摄氏40度的酷热日年均35—40天。不谙内情的人常常疑问：这么酷热的天气，当地人怎么生活？原来，这里气温虽然高，但相对湿度却很低，高温低湿，虽热而不闷。另外昼夜温差很大，常可达20度。正午朗日高照，炎热如夏，早晚则清凉宜人，十分舒适。吐鲁番的春天也较乌鲁木齐等其他新疆城市要早40多天，当这些地方还是冰雪料峭时，吐鲁番盆地已经绿染枝头，适宜旅游的季节每年较新疆平均时间长四个月左右。
吐鲁番盆地属大陆荒漠性气候，干旱炎热，年降水量约16毫米，蒸发量高达3000毫米，夏季最高气温有过49.6℃的纪录，6～8月平均最高气温都在38℃以上。中午的沙面温度，最高达82.3℃，因此这里自古有“火洲”之称。日照时间长，全年约3200小时，无霜期210天左右。由于盆地气压低，吸引气流流入，这里也是全国有名的“风库”。达坂城吹下的春季风暴，每秒达50米，七角井吹下的大风，曾吹翻过车辆。
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