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干旱是限制该区经济与社会发展的主要障碍，也是造成其生态环境极度脆弱的主要原因。河西走廊位于青藏高原北侧，在大地形边缘下沉气流和亚洲东岸西北气流控制之下，是世界上同纬度最干旱的地区之一，黑河流域所处的地带属于温带气候区和暖温带偏干旱荒漠气候交汇地带，年降水量中游地区介于 200毫米—100毫米之内，下游地区<60毫米，在终端湖区，甚至不足40毫米。根据1951年以来气象资料统计，中游地区旱灾发生年5、6、7月降水总量显著低于非干旱年，而这期间正好是该区主要作物—春小麦的生育需水高峰期，其需水量占小麦全生育期的70%—80%，因此，往往造成农牧业生产大幅度下降。
霜冻是大面积危害流域农作物及天然林草生长的主要农业气象灾害之一，霜冻发生时最低气温可达-2.0℃～-6.2℃，使玉米、小麦及经济作物受灾面达到80%以上，造成农业大面积歉收，天然林草衰亡。从霜冻发生频率来看，山区5月中、下旬发生机率最高，达29%和31.9%，其次为6月上旬，达21.7%；平原区以4月下旬和5月上旬为高发期，发生机率达29.1%和20.8%，6月份基本不发生霜冻。
干热风作为干旱区普遍存在的自然灾害，在黑河流域也是常见的一种气象灾害现象，其特点是风速不大，但气温很高，异常干燥，能迅速蒸散农作物和土壤水分，导致农作物大量失水而减产。干热风危害较为严重的区域是海拔高度低于1800米的广大平原地带，年平均日数超过5.5天，而在海拔1800—2000米的山前的洪积扇上缘及丘陵地带，干热风危害较轻，年平均日数一般为3.0天左右。
大风是指瞬时速大于17米/秒，相当于八级以上的风。由于受到蒙古—西伯利亚高原反气旋的影响，大风是我国干旱区较为普遍的天气现象，是危害农作物及林草正常生长的常见灾害之一，也是区域沙漠推移及沙尘暴的主要动力。黑河流域各地均有大风天气出现，一般平原区多于山区，总体上呈现由西北向东南减少的分布趋势。中游地区年均大风日数20—30天，下游地区40—50天。沙尘暴是风沙危害的主要形式，不同于扬沙或浮尘天气，它轻则侵蚀土壤表土，埋没农田，重则驱动沙丘，摧毁农庄，埋田毁林，常造成渠道、村舍、铁路被毁坏，甚至造成人畜伤亡，是干旱区特有的毁灭性自然灾害。
沙尘暴危害巨大，以 1993年“5.5”特大沙尘暴为例，在受其严重影响的新疆东部，甘肃河西走廊地区、宁夏大部、蒙西部等地，农作物受灾560万亩，死亡85人，伤264人，死伤牲畜120万头，部分公路铁路运输及供电线路中断，经济损失达5.5亿元人民币。河西走廊及腾格里沙漠西南缘是西北干旱区沙尘暴发生的高频区之一，而且也是重灾区，流域沙尘暴日数大部分地区超过13天，金塔及额济纳旗高达20天以上。
黑河上游流冰时间最早为11月上旬，1月初至2月底河封冻，3月中下旬开始解冻。最大岸冰厚度为1.14米，最大河冰厚度为0.88米。
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