По заповедникам Советского Союза

Северная, пониженная часть острова представляет собой волнистую равнину, пересеченную с юга на север долинами. Здесь обычны и неглубокие бессточные впадины, в которых образуются такыры или пухлые солончаки.

Соленые озера лагунного происхождения — единственные естественные постоянные водоемы, которые были на острове. В западной части острова лежало Большое озеро длиной около 6 километров и шириной 700 метров. Глубина его — до 1,5–2 метров. Благодаря интенсивному испарению уровень воды в нем летом почти на один метр был ниже уровня моря, и через песчаную гряду 100–200 метров шириной, отделявшую озеро от моря, постоянно шла фильтрация морской воды. В результате соленость в озере была ниже у берегов, обращенных к морю, и здесь рос тростник; у внутренних берегов озера, где соленость очень высока, выпадала соль. На Большом озере было два острова, занятых колониями чаек. Рыбы, за исключением колюшки, в озерах не было. Эти озера в связи с падением уровня Аральского моря в конце 60-х годов начали постепенно исчезать, острова оказывались соединенными с берегами, и колонии чаек истребили лисицы. Уже к 1970 году озера превратились в солончаки, временно заливаемые водой, подобно тем, что ежегодно образуются в понижениях глинисто-солончаковой пустыни и на такырах. Глубина их не превышает 60–70 сантиметров, и, как правило, к концу мая они уже пересыхают.

Климат острова типичный для северных пустынь. Он характеризуется жарким летом, сравнительно холодной для этих широт зимой и небольшим количеством осадков (100–200 миллиметров в год), которые неравномерно распределяются в течение года. Нередки ливневые дожди, когда выпадает до 30 процентов суммы годовых осадков. Средняя месячная температура июня, июля и августа выше 20°. Абсолютный максимум достигает 39°. Заморозки бывают в ноябре, а в конце февраля уже тает снег. Абсолютные минимумы — до —31°, при постоянных сильных ветрах морозы переносятся трудно. Снежный покров нередко отсутствует, или, что бывает чаще, почти весь снег с возвышенных частей острова сдувается ветрами в понижения и в море.

Аральское море не вызывает существенных изменений в климате острова. Влажность воздуха летом на острове очень низкая, всего 40–50 процентов. Вероятность пасмурных дней летом — менее 10 процентов. Дождевые тучи часто обтекают остров из-за сильных восходящих токов горячего воздуха, и над морем идет дождь, а в центре острова — чистое небо и солнце. Не редкость на острове и типичный для пустынь феномен «сухого дождя», когда капли воды испаряются, не долетев до земли.

Очень часты над островом вихри различной силы, поднимающие столбы пыли. Летом по утрам из-за сильных восходящих токов воздуха обычны причудливые миражи.

Растительность. Находясь в подзоне северо-западных пустынь, Барсакельмес покрыт типичной пустынной растительностью: многолетними кустарниками, полукустарничками, ксерофитами и эфемерами. По общему облику растительность острова очень сходна с таковой Устюрта и других арало-каспийских пустынь.

Флора острова содержит примерно 160 видов высших растений, среди которых господствуют представители маревых, сложноцветных, злаков, крестоцветных и бобовых. Большая часть, 9/10 территории острова, занята глинистой полынно-биюргуновой пустыней с редкими кустами саксаула. Из куртинок сизо-серой полыни, темно-зеленых и бурых биюргунов складывается типичная мозаика пустынь; здесь же обычны светло-зеленые или желтовато-белесые дерновины пырея и ковыля. На супесях у песчаных гряд пырей и ковыль с примесью мятлика и мортука образуют лужайки. Деревья саксаула на острове сейчас редко превышают 2 метра высоты. Из-за неумеренной эксплуатации в прошлом некогда богатые саксауловые рощи острова сильно изрежены.

Весной с появлением эфемеров пустыня преобразуется. То тут, то там пестреют тюльпаны, пышные розовые соцветия крупноплодника, фиолетовые герани, желтые цветы леонтицы сомнительной, вздутые шарами плоды которой летом будут хлопать по ногам, как выстрелы. Вокруг кустов, где влажность почвы больше, расцветают нежные хохлатки. Особый вид придает пустыне ревень благодаря его огромным, распростертым по земле листьям и высоким красно-розовым соцветиям. Кое-где в центре плато встречаются участки, поросшие персидской розой.

На склонах балок и по обрывам можно найти цветы красного козлобородника, белой абмербоа туранской, конусовидные беловато-лиловые соцветия заразихи. Встречаются и каперсы с их крупными белыми цветами весной и сочными плодиками, напоминающими миниатюрные арбузы, летом. С весны и до осени цветут кусты тамариска, образуя нежные розовые кружева в песках и обрывах. В центре острова есть еще один цветущий кустарник — карагана. Кое-где, например в Карагансае, образуются большие заросли караганы, и ее золотисто-желтые цветы ярко выделяются на общем унылом фоне пустыни.