新疆地貌可以概括为“三山夹两盆”：北面是阿尔泰山，南面是昆仑山，天山横亘中部，把新疆分为南北两部分，习惯称天山以南为南疆，天山以北为北疆。位于南疆的塔里木盆地面积约53万平方公里，是中国最大的内陆盆地。塔里木盆地中部的塔克拉玛干沙漠，面积约33万平方公里，是中国最大、世界第二大流动沙漠。贯穿塔里木盆地的塔里木河全长约2575公里，是中国最长的内陆河。位于北疆的准噶尔盆地面积约38万平方公里，是中国第二大盆地。在天山的东部和西部，还有被称为“火洲”的吐鲁番盆地和被誉为“塞外江南”的伊犁谷地。位于吐鲁番盆地的艾丁湖，低于海平面154.31米，是中国陆地最低点。新疆湖库面积约10700平方公里，其中博斯腾湖水域面积约1000平方公里，是中国最大的内陆淡水湖。现有绿洲面积14.3万平方公里、占新疆总面积的8.7%，其中天然绿洲面积8.1万平方公里、占绿洲总面积的56.6%。湿地总面积3.95万平方公里，位居全国第五位。
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