Жизнь песков, происходящие на их поверхности природные процессы тесно связаны с климатом пустынь и более всего с режимом ветра, с увлажнением песка. Ветер приводит в движение оголенные пески, изменяет их формы, создает области выноса песков или дефляции, области волочения и области накопления – аккумуляции. Влажные пески не подвижны. Подвижные пески под воздействием ветров разных скоростей образуют многообразные формы рельефа, генетически связанные между собой. Различают такую их последовательность: ветропесчаный поток, неподвижное скопление песка в вихревой зоне и образование на нем ряби, песчаные волны, гребни, барханы, барханные цепи и гряды, барханные поля и др. (Петров, 1973).
Для климата Средней Азии характерны относительно большая продолжительность солнечного сияния, засушливость и континентальность. Это объясняется ее географическим положением у северной границы субтропиков, вдали от океанов и внутри Евразийского материка, а также атмосферной циркуляции, способствующей образованию преимущественно безоблачной и малооблачной погоды. На равнинах Средней Азии продолжительность солнечного сияния высокая – 2500-3000 часов за год.
Климат Средней Азии нередко делят на два периода: с середины Мая до середины октября – теплый и сухой, остальная часть года – влажный и холодный. Последний охватывает конец осени, зиму и весну. В этот период сказывается влияние сибирского антициклона. В теплый влажный период преобладают ветры с Атлантики. В течение года осадки выпадают крайне неравномерно. Больше всего весной – до 70% годовых сумм, затем поздней осенью и зимой. Летом осадков не бывает. В связи с жарким и сухим климатом, сухими ветрами в пустынях Средней Азии очень велика испаряемость, считается, что испаряемость в пустыне в 20-25 раз превышает сумму выпадающих осадков, однако величина самого испарения не превышает количества выпадающих осадков. В то время как лето в пустыне жаркое (40-44°С в полдень в тени), зима холодная, с минусовыми температурами. В отдельные годы морозы достигают -30°С; бывают также метели, сильные снегопады. Но чаще зимы мягкие, со средней январской температурой плюс 1,4°С в Каракумах и от минус 0,4°С до минус 4,1°С в Кызылкуме. Мягкость зим позволяет содержать скот на подножном корму непрерывно в течение года. Мягкие и даже теплые зимы способствуют вторичной вегетации растений, которая прекращается не более чем на декаду. Климат равнинной части Средней Азии отличается длительным вегетационным периодом, а также длительным безморозным периодом: 210 дней на севере, до 240 на юге. Это позволяет выращивать долгоспеющие культуры, такие, как хлопчатник, в том числе тонковолокнистый, возделывать теплолюбивые культуры субтропиков. К числу редких атмосферных явлений и потому неопасных для хозяйства относится град, туман, гроза. Климат Казахстана в его северной части схож с климатом Западной Сибири, и в южной части – с климатом пустынь Средней Азии. Больше всего юг Казахстана по ландшафту и особенно в климатическом отношении напоминает Хорезм и Каракалпакию. Такое же жаркое длительное лето с пыльными ветрами, короткая влажная весна, холодная, порой суровая зима. Но поскольку пустыни Казахстана находится севернее, их климат отличается более продолжительной и холодной зимой, более коротким летом; короче вегетационный и безморозные периоды, больше выпадает осадков. Из отрицательных особенностей климата пустынь отметим неустойчивую погоду весной и зимой, малое количество выпадающих осадков, чрезмерно высокие летние температуры, при которых земледелие возможно только при искусственном орошении. В зависимости от условий формирования водность, протяженность, режим рек неодинаков, так и возможности их хозяйственного использования. Наиболее бедны реками центральные и западные районы Средней Азии. В Средней Азии выделяют реки ледниково-снегового питания (Амурдарья, Сырдарья, Или), снего-дождевое (Мургаб, Атрек), родниково-дождевого (малые реки, стекающие с Копетдага и др. средневысоких гор). В пределах Туранской равнины есть много мелких временных рек, формирующиеся весной за счет снего-дождевого питания. Особенно они многочисленны в Казахстане. У некоторых рек, таких, как Тургай, Сарысу, русла пересыхают не полностью, а только в отдельных местах. Сухие русла – заметное явление в рельефе пустынь, ее гидрографической сети и водосборах. Сухие русла в пустынях Средней Азии и Казахстана отличаются большой протяженностью и кажутся реками оставшимися без воды. Таковы Западный Узбой и Келифский Узбой в Каракумах, Жанадарья в Приаралье. Крупных озер в пустыне мало. Они лишь образуются там, где реки с большим стоком выносят свои воды в глубокие котловины.
Эволюция пустынной растительности происходила при многовековом приспособлении у аридным условиям, которые привели к формированию разнообразных растений. С отступлением омпоценового моря появилась солеустойчивая растительность: анабазис, саксаулы и др. Это же происходило и после отступления сарматского моря и образования каменистой пустыни с характерной для нее флорой, частью сохранившееся в виде эндемичных растений (ферула и др.). Некоторые растения каменистой пустыни приспособились к аридным условиям и сохранились до нашего времени (эремумурус). Большинство растений пустыни относятся к ксерофитам, суккулентам, галофитам и отличаются большой приспособляемостью к местным условиям благодаря своим морфологическим и физиологическим особенностям. Пустынные растения находятся в условиях безводья и маловодья и находят достаточное количество влаги и защищаются от чрезмерного нагревания и иссушения; испарение влаги сведено у них до минимума. Это достигается наличием глубокой корневой системы (у саксаула до 14 м.) или развитием горизонтальных корней, питающихся грунтовыми водами из верхних горизонтов почвы. Одни растения отличаются малой площадью листьев или совсем безлиственны; они осуществляют ассимиляцию с помощью зеленых стеблевых побегов (белый и черный саксаул). Другие обладают листьями с опушением, с восковым налетом или блестящей поверхностью (песчаная акация). Например, селины образуют на всем протяжении деятельных корней "чехлы" из песчинок, сцементированных корневыми выделениями. При сильном выдувании песков, когда корневая система у иных растений может обнажится и засохнуть селин защищен от сухости воздуха и жары. Поэтому он не боится перемещать свою корневую систему близко от поверхности; при этом он перехватывает воду атмосферных осадков. Тот же селин первым из растений поселяется на оголенных подвижных песках, подготавливая условия для других растений. Селин – пионер барханных песков. Песчаная акация при запылении ее песком дает боковые придаточные корни от ствола и прорастает сквозь песок. Она не боится быть погребенной им. Приспособлены к суровым условиям пустыни и семена растений. На шарообразных плодах кандымов развиты густые щетинки. Эти шарообразные плоды перекатываются от ветров, в результате чего происходит распределение семян. После первого дождя они прорастают. У плодов саксаула, боялыча, черкеза есть выросты и крылья. Благодаря им ветер далеко разносит летающие семена.
По типам растительности различаются пустынно-древесные заросли (саксаул белый и черный в сочетании с черкезом, кандымами, чогоном, песчаной акацией); псаммофитно-кустарниковые (тамариск, кандымы, сингрен, песчаная акация и др.); слабозаросшие оголенные пески – барханы (селин, виды песчаной акации и кандымов); полынные пустыни (виды полыний, ксерофитные полукустарнички – кеурек, пижма и др.); сочно-солянковую растительность (сарказан, солерос, поташник и др.) на солонцеватых почвах и солончаках; сине-зеленые водоросли и лишайники на такырах (почвы); туган (туранга, лох, виды ив, гребенщик, лианы, тростник и др.). в поймах рек в песках кроме фоновых растений представлены травянистые – многолетние и однолетние. Наличие крупнокустарниковых, мелкокустарниковых и травянистых растений создает многоярусность. Она хорошо выражена в песчаной пустыне. Многоярусность растительного покрова встречается не везде, растительность пустыни отличается разреженностью, нигде не образует сомкнутого покрова. Это обстоятельство и отсутствие у крупных кустарников листьев приводит к тому, что в пустыне нет леса и нет обычных для леса тени, подлеска, травы.
На песках, доминирует кандымово-черкезово-салиновая формация; встречаются редкие кусты сюзена, саксаула, кумарчика. На более засоленных участках – заросли шоратана и однолетних соменок. На песках, лежащих на подгорных аллювиально-пролювиальных отложениях, преобладает кандымово-черкезово-илачные и черкезово-кандымово-спеликовые формации; местами к ним примешивается полынь. В гипсово-каменистой пустыне преобладают кустарники: полыни, тетыр, биюргун, кевреик и растущий разреженно черный саксаул и бояныч. Много эфемеров и эфемероидов. Полынные пастбища нередко чередуются с солянковыми. На пастбищах глинистой пустыни преобладают полыни, многолетние и однолетние солянки. Пастбища лессовой холмистой пустыни Юго-восточных Каракумов развиты на светлых и темных сероземах. Густая растительность состоит здесь из травянистых эфемеров (караилак, мятлик луковичный, высокорослые зонтичные). Главная хозяйственная ценность растительного покрова пустыни состоит в том, что он служит кормом для скота и хорошо закрепляет пески, препятствуя их развитию.