Географиялық орналасуы. Солтүстік Қазақстан облысы (СҚО) Қазақстанның солтүстігінде, физикалық-географиялық жағынан алсақ — Батыс-Сібірдің оңтүстік шетінде және аздап Қазақ ұсақшоқылығының (Сары-Арқа) аумағында орналасқан. Облыстың солтүстік нүктесінің координаталары: 55˚26΄ с.е. (бұл Мәскеу ендігіне сәйкес келеді) және 68˚59΄ ш.б., шеткі оңтүстік нүктесінің — 52˚13΄ с.е. және 67˚19΄ ш.б., шеткі батыс нүктесінің — 54˚00΄ с.е. және 65˚57΄ ш.б., шығыс нүктесінің — 52˚50΄ с.е. және 74˚02΄ ш.б. Шеткі нүктелер арасында градустағы қашықтық бойлық бойынша 8˚05΄, ендік бойынша — 3˚13΄ құрайды. Солтүстік-оңтүстік бағыттағы шеткі нүктелер арасында тіке бойынша қашықтық 375 км, батыс-шығыс — 602 км тең. Облыс Ресейдің Калуга, Тула, Тамбов облыстарымен бір ендікте орналасқан. Алайда, олардан табиғи жағдайымен өзгешеленеді, теңіз бен мұхиттан алшақ орналасқаннан шұғыл континентті ауа райымен сипатталады. Өзінің және іргелес аумақтардың жалпы тегістігі ашық меридиональдық және ендік ауа айналымына себеп болады.

Облыс аумағы солтүстікте РФ Қорған, Түмен, және Омбы облыстарымен, оңтүстікте — ҚР, Ақмола облысымен, батыста — Қостанай және шығыста — Павлодар облыстарымен шектеседі.

Жер бедері. Облыс аумағының жартысынан артық бөлігі, жоғары-деңгей 200 метрден аспайтын Батыс-Сібірдің оңтүстік шетінде орналасқан, және Тобыл мен Ертіс өзендерінің аңғарлары арасында аумақты бөлігін алып жатқан көне көлді неогендік үстіртке жатады. Осы аумақтың өзенаралық жоғары беті неогендік жас пен көл генезисінің тығыз балшықты таужыныс қабаттарынан жиналған. Облыстың оңтүстік-шығыс бөлігі тұзды Калибек, Үлкенқарой, Теке, Селетітеңіз көлдерінің ірі, жабық жүйесімен ерекшеленеді. Ол көлдер таяз болғанымен, жүйенің тереңдігі 40–60 метрді құрайды. Теке өзенінің аумағында облыстың ең төменгі нүктесі бар, теңіз-деңгейінен 29 м. Ең биік нүктесі — Жақсы-Жаңғызтау шыны — 730 м. Облыстың жазық бөлігі жас эпигерциндік платформаның Батыс-Сібір тақтасына сәйкес, ондағы қатпарлы іргетас шөгінді тыстың таужынысына батады. Булаев қ. ауданындағы тыстың қуаттылығы 1800 м, ал тақтаның оңтүстік шеттерінде шөгінді қатталымдар шығып көрінеді. Облыстың жер бедеріне сәл бөлшектену, толқындық тән, үстіңгі қабаттың жалпы еңісі солтүстік және солтүстік-шығысқа қарай.

Облыстың Оңтүстік-Батыс бөлігі Қазақ ұсақшоқылығына (Сары-Арқа) жатады және Көкшетау қыратының Солтүстік-Батыс бөлігінен құралады. Сары-Арқа — ежелгі таулы өлке, оның қатпарлы құрылымдары палеозой дәуірінде пайда болған. Оңды белгінің неотектоникалық қозғалыстарымен үйлесіп, жел қағу және денудация процесінде бет әлпетін өзгертіп, қазіргі көрініске әкелді. Көкшетау қыратының аумағы негізінен магмалық және метаморфиялық тау жыныстарынан түзелген.

Батыс-Сібір жазығының оңтүстік шекарасы ежелгі бұйрат абразиялық және абразиялы-аккумулятивтік жазықтарынан түзелген, ондағы қатты таужыныстар таяз, кей жерлерде бірден топырақ жамылғының астында жатады. Үстірт жазығында бөлек төбелер немесе биік емес шоқылар (20–30 м дейін) көтеріледі. Тым биік шоқылар сирек кездеседі, олардың ішінен — Сырымбет таулары, Жаман шоқы (Орлинная) тауы. Ең биік Орлинная тауының биіктігі теңіз-деңгейінен 371 м құрайды.

Көкшетау қыратына кейде асыра үңгілген, аллювиалды палеоген қыртыстары және неогеннің көл, аллювиалды көл қатқабаттарымен толтырылған, жартылай осы заманғы гидрожүйемен игерілген эрозиялы-тектоникалық және эрозиялы, аңғарлар жүйесі тән.

СҚО аумағы меридионалдық бағытта тым терең және жақсы дамыған Есіл өзенінің аңғарымен қиылысқан.

Облыс шекарасындағы Есілдің жақсы өңделген, аңғары бар, оның ені облыстың оңтүстігінде бірнеше км-ден солтүстік бөлігінде 20–22 км дейін өзгеріп тұрады.

Облыстың сол жағалауындағы бөлігінде жалдар атауын алған таң қаларлық жер бедері. Оның таң қаларлығы ең алдымен морфологиямен, яғни сыртқы көрінісімен, геологиялық құрылысымен, пайда болу жұмбақтылығымен анықталады.

Жалдар деп 1–2 км-ден 20–25 км дейін созылған ұзын жазық жүйектерін атайды. СҚО шекарасында ең ұзыны 15 км жетеді. Жалдардың ені 500–1500 м болғанда биіктігі 3–4 м-ден 15–18 м дейін жетеді. Жалдарға тән ерекшеліктердің бірі олардың біркелкі бағыты болып табылады: ұзын біліктер батыс-оңтүстік-батыстан шығыс-солтүстік-шығысқа керілген.

Облыс аумағында қазіргі бар және жоғалған көлдердің 3425 қазаншұңқыры бар. Олардың ең ірісі (су айнасының алаңы бойынша): Селетітеңіз (777 км²), Теке (265 км²), Шағлытеңіз (240 км²), Кіші-Қарой (102 км²). Сиверга, Меңгісер, Становое, Үлкен Таранкөл және басқа сияқты көлдер қазаншұңқырларының ауданы 30–50 км² дейін жетеді және одан да көп. Алайда 1 км² жуық ауданы бар көлдер және көл қазаншұңқырлары көбіреккездеседі.

Көлдердің тереңдігі қазаншұңқырлардың генезисіне тәуелді. Көкшетау қыратының көлдері тереңдігімен ерекшеленеді: Шалқар — 15 м, Жақсы-Жаңғызтау — 14,5 м, Имантау — 10 м. Алайда, тереңдігі 5–3 м-ден кем көлдер көбірек кездеседі.

Облыстың құнарлы қара топырақпен жазық бедері аумағының жоғары-деңгейде тегістелуіне мүмкіндік берді.

Ауа райы және агроклиматтық ресурстар. Солтүстік Қазақстанның ең үлкен материктің ортасында орналасуы ауа райының шұғыл континенттілігін қалыптастырған, оған қатты жел және борандармен ұзақ қыс, қысқа да, ыстық жаз тән.

Ең суық қаңтар айының орташа көпжылдық температурасы солтүстікте -18.5˚С шамасында, оңтүстікте -17.6˚С шамасында, ал енді ең суық күндер -45˚С дейін жетеді. Шілдеде температура солтүстігінде орташа +19˚С дейін және оңтүстігінде +19.5˚С, ал ең ыстық күндері +41˚С дейін жетеді. Күннің жылтырау ұзақтығы 2000-нан 2150 сағатқа дейін құбылады. Радиациялық тепе-теңдігі жылына 25–30 ккал/см² шамасында, қарашадан наурызға дейін — теріс болады. Солтүстік Қазақстанға ауа райының тұрақсыздығына әкеп соғатын ауа массасының жиі ауысуы тән. Солтүстіктен континентті арктикалық ауаның келуі қыста температураның күрт төмендеуіне, ал жыл мезгілінің ауыспалы кезеңдерінде көктемгі-күзгі қатқақтар байқалады. Атмосфераның алмасуы ауа райының күрт өзгеруіне және жылдан жылға жауын-шашынның түсуіне себеп болады.

Қыс мезгілінде ашық аспан және тұрақты төмен температураның үстемдігімен ауа райының антициқлондық түрі басым болады. Желдердің 5.5 м/с шамасында орташа жылдамдықпен анық оңтүстік-батыс бағыты бар.

Құрғақ және салқын, қысқа көктем (20–30 күн), сәуірдің екінші жартысынан басталады. Көктемгі 5˚С-пен ауысу температураларының көп жылдық орташа мерзімі 20–22 сәуіріне келеді, 10˚С-пен — 8–10 мамырға. Күзде 10˚С-пен ауысу орташа 18–20 қыркүйекке, ал 5˚С-пен — 5–7 қазанға ауысып отырады. Ауаның 10˚С жоғары орташа тәулік температурасының ұзақтығы шамамен 130–140 күн, ал 10˚С жоғары ауаның орташа тәулік сомасы 2000–2200˚С құрайды. Соңғы көктемгі суықтықтың орташа мерзімі 20 мамыр (16 сәуірден 22 маусымға), бірінші күзгі — 20 қыркүйек шамасында (19 тамыздан 12 қазанға). 25 шілдеде суық болуы тіркелген (Булаево, 1997 ж.). Аязсыз кезеңнің ұзақтығы жылына шамамен 100–120 күн, ал 0˚С-тан жоғары орташа тәулік температурасымен орташа шамамен 190 күн.

Жазғы уақытта орташа 4 м/с жылдамдығымен солтүстік және солтүстік-батыс желдерімен циклонды түрдегі ауа райы басыңқы. Күз салқын, бұлтты, жиі жаңбырлы.

Атмосфералық жауын-шашынның орташа жылдық мөлшері 290-295-тен 425–235 мл дейін жетеді. Облыстың оңтүстік-шығыс аудандарында жауын-шашын аз болады. Көкшетаудың таулы-шоқы аудандары және орманды дала ылғалды болады. Жылдың жылы ортасында (сәуір-қазан) шілдедегі максимуммен (45–75 мм) 80–85% дейін жылдық норма түседі. Қар жамылғысы қыстың аяғына қарай 25–30 см орташа қуатпен берік, шамамен 5 ай, қарашадан наурызға дейін жатады. Жауын-шашынның орташа жылдық мөлшері айтарлықтай жылдар бойы құбылады. Мысалы, олар 164 мм-ден (1936 ж.) 619 мм-ге дейін (1905 ж.) және 594 км (1995 ж.) өзгеріп отырды.

Петропавл қаласының гидрометеорологиялық станциясы бойынша құралмен бақылау кезіндегі мәліметтердің қорытылуы соңғы 50 жыл ішінде жауын-шашын мөлшерінің жылдық жоғарылауымен климаттың жылынуын көрсетеді. Бөлек жылдары көктемгі және жазғы жаңбырсыз кезеңдер болуы мүмкін, әсіресе өсімдік шаруашылығына қолайсыз әсер етеді. 20 жыл ішінде шамамен 1 рет қайталанатын жылына ең көп жаңбырсыз кезеңнің ұзақтығы 28-ден 36 күнге дейін ауытқиды. Жылына сәуірден қазанға дейін атмосфералық құрғақшылық кезеңі облыс бойынша орташа күндер саны Петропавлда 10-нан 60 күнге дейін құбылып, 40–50 күндерді құрайды.

Агроклиматтық аудандандыруға байланысты аймақ үш агроклиматтық облысқа жатады.

1. Әлпеттес орман далаларының және ылғалдандырылу 1,0–1,1-ге тең ГТК (Г. К. Селянинов бойынша гидротермиялық коэффициент) мағынасымен сипатталатын Көкшетау қыратының айтарлықтай ландшафттарымен қамтылған жеңіл ылғалды-бір қалыпты жылы.
2. ГТК 1.0-ден 0.8 дейін және 10˚С-ден жоғары шамамен 2100–2200˚С тұрақты температура мөлшерлерімен қадалы орман далаларының және дала ландшафттарымен қамтылған облыстың көп бөлігі жататын куаң бір қалыпты жылы.
3. ГТК 0.9-дан 0.7-ге өзгеріп отыратын, ал температура мөлшерлері 10˚С — 2200–2400˚С жоғары Есіл өзеніне дейін, оңтүстік өңірдің шығыс және батыс бөлігін қамтитын куаң жылы.

Солтүстік Қазақстан облысының минералды-шикізат базасы. Облысымызда пайдалы қазбалардың көптеген түрі табылған және әртүрлі-деңгейде зерттелген. Пайдалы қазбалардың 286 көзі табылған. Оның ішінде 34 — металлдық, 2 — металдық емес, 217 — құрылыстық және технологиялық шикізат және 33 — жер асты су, олардың 6 минералды.

Облыстың аумағы Солтүстік Қазақстан уран кені, алмас және қалайы-сирек кездесетін метал провинциясының бөлігі болып табылады. Онда маңызды минералды шикізат қоры табылған, ол: қалайы -65%, цирконий- 36,6%, уран -19%, титан — 5%, вольфрам — 1,1% бойынша Қазақстан Республикасының балансында құрайды. Минералды-шикізат базасын кеңейту болашағы бар, әсіресе облысымыздың оңтүстік-батысында. Мұнда пайдалы қазбалардың және алтын, күміс, техникалық және зергерлік алмас, қалайы, титан, түрлі түсті және сирек кездесетін метал, қоңыр көмірдің қоры бар.

Игеруге біршама дайындалғандары Грачев, Косачин, Семізбай уран көздері болып табылады. Обухов-титан-циркондік кені, Сырымбет — қалайы, Солтүстік-Байлюсты және Домбыралы-2 алтын көздері.

Кейбір құрылыс тастар мен құм көздері ғана пайдалануға берілген. Калибек және Жақсытұз көлдерінде ас тұзын өндіру жүргізіледі.