После особого донесения губернатора Сухтелена о результатах экспедиции Карелин был вызван в Петербург. Здесь путешественник представил проект основания военного укрепления в заливе Кайдак, "в Туманных горах", на утесе Кзыл-Таш. При этом он обратил внимание на чрезвычайно удобное местоположение: глубокий порт с моря, превосходные ключи свежей пресной воды, обилие камня, извести и глины для построек, близость морского сообщения с Гурьевом. Карелин лично доложил обо всем этом тогдашнему министру ийостранных дел графу Нессельроде и начальнику Азиатского департамента К. К. Родофиникину. По их докладу Г. С. Карелин был принят Николаем I. В беседе с императором исследователь дополнил свои соображения о необходимости постройки крепости на Мангышлаке тем, что это помогло бы прекратить постоянные пограничные конфликты между казахами с севера и туркменами с юга и приостановило бы продажу русских пленных в Хиву.
Разработанный проект Г. С. Карелину пришлось осуществлять самому. В 1833 году он получил приказание организовать и возглавить новую экспедицию с целью постройки русского укрепления на восточном берегу Каспия, о чем мы уже писали в начале этой главы.
Строительство Ново-Александровского укрепления(11) открыло большие перспективы для дальнейшего освоения и изучения Закаспийского края.
Карелин обследовал окрестности Ново-Александровска. Он собирает первые данные по флоре Северного Актау, не утратившие своей ценности и в наши дни."…Коллекции мои толстеют и преуспевают. Окрестности приводятся в большую известность и сделаны уже многие любопытные открытия" (12), — писал жене в Оренбург Карелин.
Исследователь отметил богатство минеральных ресурсов Мангышлака. В письмах оренбургскому губернатору В. А. Перовскому он писал так: "Неподалеку от Ново-Александровска есть соленый ручеек, которому ордынцы приписывают целебные свойства, далее течет горная смола, еще далее белая нефть, и, наконец, гора Кара-Тау с разными минералами, где видны древние копи… Есть и еще кое-какие ископаемые соли и даже селитра. В изобилии и подле нас великолепный белый камень, которого многие куски попадаются совершенно годными для литографии, и так называемый икряной камень. Образцы их всех вам пришлю" (13).
Труды Карелина по строительству Ново-Александровска получили высокую оценку губернатора В. А. Перовского.
Вернувшись к семье в Оренбург, отдыхал Карелин недолго. В январе 1834 года стало известно, что все продовольствие, закупленное в Астрахани для гарнизона Ново-Александровской крепости, не дошло по назначению, и запоздавшие суда зазимовали в устье Урала. Карелин лично возглавляет зимнюю экспедицию по оказанию помощи построенному им поселению. С этой целью он отправляется на лошадях в Гурьев, нанимает здесь около сотни казачьих саней и верблюдов, грузит на них продовольствие и под конвоем уральских казаков благополучно доставляет обоз по прибрежному льду Каспия в Ново-Александровск.
На подходе к крепости с Карелиным произошел случай, описанный его дочерью: "Крепость была уже в виду обоза, когда один из верблюдов, навьюченный пушкою, и сани, на которых ехал сам Карелин, вдруг ушли под лед, проломившийся неожиданно. Казаки бросились и вытащили Карелина; через час все было достано со дна морского, все до последней безделки… Сам он мокрый с головы до ног, дождавшись, когда казаки вынырнули назад, вскочил на верховую лошадь и скакал по взморью 7 верст до Ново-Александровска, при резком ветре и нескольких градусах мороза, отчего все платье на нем так обледенело, что он сравнивал себя с грецким орехом в сахарной корке" (14).
Зимнее купание обошлось Карелину дешево: он отделался небольшим насморком и ломотой в руках, но позднее поплатился за подобные случайности полным параличом обеих ног.
В 1836 году Г. С. Карелин возглавил новую, третью по счету Каспийскую экспедицию. На этот раз он подробно осмотрел все восточные и южные берега Каспийского моря и его островов, сделал новые съемки берегов моря и впервые обследовал заливы юго-восточного Каспия. Карелин побывал в Астрабадском заливе Ирана с целью завести торговые отношения для русского купечества. В письмах его к жене сохранились прекрасные описания природы иранского побережья Каспия. После унылых и суровых пейзажей пустынного северного и восточного Прикаспия берега Астрабадского залива казались путешественнику раем.