В 1829 году произошла встреча Г. С. Карелина с великим путешественником и географом Александром Гумбольдтом, совершившим поездку на Урал и в Сибирь.
В 1831 году Г. С. Карелин принимал участие в экспедиции Г. Ф. Генса в верховье Тобола. Здесь, на озерах, Карелин впервые научно описал и зарисовал "чудную розовую типу" фламинго.
Но особенно много Карелин путешествует в эти годы по междуречью Урала и Волги в пределах Внутренней, или Букеевской. Орды, расположенной в Рын-песках. Первое путешествие в Букеевскую Орду Карелин совершил в 1827 году вместе со своим другом Э. А. Эверсманном. Карелин составил первую топографическую карту этого края. Карта получила высокую оценку в министерстве иностранных дел, а ее автор получил в подарок бриллиантовый перстень. Вскоре Э. А. Эверсманн издает карелинскую карту Букеевской Орды в Берлине, но под своим именем. Это послужило причиной для разрыва между двумя натуралистами, хотя их жизненные пути еще не раз пересекались и они были связаны родственными узами (дочь Карелина вышла замуж за сына Эверсманна).
В 1830 году Г. С. Карелин возвращается на государственную службу в Азиатский департамент Министерства иностранных дел. Он назначается советником хана Букеевской Орды Джангира, вместе с ним Карелин не раз объезжает земли Рын-песков (юго-запад современной Уральской и запад Гурьевской областей).
В Оренбургском областном архиве хранится донесение хана Джангира от 27 января 1831 года, в котором дано первое научное описание природы Рын-песков. Вот выдержка из этого документа: "Букеевская Орда занимает земли двух совершенно различных качеств: пески, называемые Нарын или Рын, и собственно степь. Последняя, по-киргизски каткылом именуемая, безводна, глиниста, солонцевата и не производит сама по себе ни малейшего кусточка. Первая… состоит из ряда песчаных холмов, пересекающихся в разных направлениях и производящих местами: лох или джиду (дикая маслина), джюзгун или торлок, тополь, осокорь, тальник и осинник. По особенной близости воды и всегдашней свежести зелени с большою достоверностью заключить можно, что разведение лесов в сих местах было бы весьма надежно…"(8). По содержанию и стилю донесения угадывается, что его автором на деле был Г. С. Карелин.
Служба Г. С. Карелина у хана Букеевской Орды постоянно прерывается все новыми и новыми заданиями "сверху", связанными с исследованием степного края, пока он не получает возможность осуществить мечту своего детства и юности и отправиться в морское путешествие по Каспию.
