Многолетняя и сезонная мерзлота — важнейший фактор рельефо-образования. Ее влиянием объясняется возникновение особых (криогенных) форм рельефа.
Многолетние мерзлые грунты водонепроницаемые. Задерживая просачивающуюся с поверхности воду, они приводят к перенасыщению влагой деятельного слоя и вызывают сильную заболоченность. Обладая большей, чем талые грунты, механической прочностью, мерзлые слои задерживают глубинную эрозию и способствуют расширению речных долин. Реки часто имеют крутые, обрывистые берега. Продолжительные и мощные ледоходы способствуют разрушению берегов и созданию широкой пойменной долины.
Овраги в районах многолетней мерзлоты обычно короткие, широкие и разветвленные. Они приурочены главным образом к склонам ножной экспозиции. Большинство оврагов и речных долин имеет асимметричный поперечный профиль, так как на склонах южной экспозиции более интенсивно происходит таяние и дольше период, в течение которого они могут размываться. Асимметрия долин отражается на асимметрии водоразделов.
При наличии мерзлого слоя талые и дождевые воды, пропитывая лежащие над ним слои, вызывают их утяжеление и медленное сползание даже по очень пологим (3—5°) склонам. В этом процессе, вероятно, играет роль не только стекание переувлажненного почвогрунта, но и изменение его объема при переменном замерзании и оттаивании в переходные (весна, осень) сезоны.
Процесс медленного сползания по склону сильно переувлажненных почв и рыхлого грунта называется солифлюкцией, а образующиеся при этом формы — солифлюкционными. В областях развития многолетней мерзлоты солифлюкция, являясь основным денудационным, процессом, играет очень важную роль в рельефообразовании.
Солифлюкционные процессы возможны не только там, где есть мерзлые слои. Они наблюдаются на склонах, сложенных коренными водонепроницаемыми породами, покрытыми незначительным слоем рыхлой коры выветривания. В умеренном климате весной сползание по склонам может возникнуть там, где верхние слои почвогрунта уже оттаяли и сильно насыщены водой, тогда как глубже находится сезонная мерзлота. В результате солифлюкции на склонах возникают валы, гряды, солифлюкционные (натечные) террасы.
В результате вытаивания льда, заключенного в верхних частях, многолетнего мерзлого слоя, или неравномерного таяния самой многолетней мерзлоты возникают так называемые термокарстовые формы.
Таяние льда может быть вызвано изменениями теплового режима в связи с изменениями климатических и нарушением естественных условий (рубка леса, распашка, создание водоема и т. п.).
Среди термокарстового рельефа встречаются воронки и провалы диаметром несколько метров, ложбины с поперечником несколько сотен метров и глубиной до нескольких метров и котловины оседания, занимающие площади в несколько квадратных километров. Понижения могут заполняться водой и превращаться в термокарстовые озера. Образование в понижениях озер, накапливающих за лето тепло, увеличивает глубину вытаивания подземных льдов.
При вытаивании клиновидно-жильных льдов возникают просадочные понижения, разделяющие поверхность на конические земляные холмы, называемые в Якутии байджарахами. Байджарахи имеют высоту 0,5—15 м. Они очень неустойчивы и быстро разрушаются.
Большие плоские котловины, образующиеся при вытаивании погребных льдов, с поверхностью, покрытой растительностью, и иногда с небольшими озерами, в Якутии называют аласами.
Изменение объема воды при замерзании вызывает деформацию поверхности — пучение и связанное с этим образование неровностей разных величин и форм. Специалисты считают, что в результате пучения, сопровождающего промерзание торфяно-моховых болот, возникают торфяные бугры.
Крупные торфяные бугры — возвышенности округлой или продолговатой формы, с крутыми склонами, с приплюснутой вершиной. Высота бугров — 3—4 м, редко до 7 м. Расположены они обычно группами в районах распространения многолетней мерзлоты и особенно характерны для Западной Сибири и Европейской части России (лесотундры и северной части тайги).
Торфяные бугры могут быть сложены полностью торфом и могут содержать в центре минеральные массы, но ядро бугра всегда мерзлое, часто с ледяными прожилками.
Возможно, что торфяные бугры представляют собой останцы единого мерзлого торфяного массива, разбитого морозобойными трещинами. Торф в пределах трещины постепенно оседал, а участки с ненарушенной цельностью сохранились в рельефе в виде бугров. Одно из первых объяснений происхождения торфяных бугров (Т.И. Танфильев) связывает их образование с разрастанием мохового покрова, увеличением мощности торфа, изолирующего ядро бугра от внешнего влияния, благодаря чему оно и сохраняет постоянно ледяное состояние.
Процессом пучения при замерзании насыщенных влагой рыхлых пород объясняют возникновение небольших холмов, напоминающих могильные холмики и потому называемых буграми-могильниками. Местами эти бугры образуют скопления — бугристые мари.
Наледные явления вызываются замерзанием воды, изливающейся на поверхность (наземные наледи) или в пределы деятельного слоя (подземные наледи). Особо выделяются речные наледи.
При замерзании реки поперечное сечение русла уменьшается настолько, что вода под напором прорывает речной лед и, изливаясь на его поверхность, замерзает.
Речная вода может просачиваться в аллювий, вызывая напор грунтовых вод и их излияние на пойму. Речные наледи, появляющиеся ежегодно на одном и том же участке долины, приводят к образованию расширений в долине и к разрушению надпойменной террасы.
Наземные наледи возникают при сезонном промерзании деятельного слоя. Когда деятельный слой начинает с поверхности промерзать, еще не успевшая замерзнуть в нижней его части вода оказывается под значительным напором. Верхняя, уже замерзшая часть деятельного слоя выпучивается, местами прорывается, а излившаяся на поверхность вода образует наледь. Наиболее крупные наземные наледи (тарыны) приурочиваются к зонам тектонических разрывных нарушений в связи с выходом на поверхность подмерзлотных вод. Они всегда приурочены к определенным местам. Площадь некоторых наземных наледей достигает десятков квадратных километров, например Момская наледь — самая значительная из известных наземных наледей — имеет площадь 100 кв. км.
Подземные наледи создают как сезонные, так и многолетние (в зависимости от продолжительности существования наледи) бугры лучения.
Многолетние бугры пучения с ледяным ядром (подземной наледью) называются гидролакколитами (в Якутии — болгунняхами). Гидролакколиты представляют собой холмы с приплюснутой вершиной и с крутыми, обычно несимметричными склонами высотой до 40 м, и шириной до 200 м. Строение гидролакколитов в общем несложно: куполовидное ледяное тело — ядро, залегающее на некоторой глубине, покрыто слоем минерального грунта (1,5 м и более) и сверху слоем торфа (0,5—1,0 м). В ядре гидролакколита может сохраняться вода.
Происхождение гидролакколитов объясняют увеличением объема межмерзлотных вод при замерзании. Гидролакколиты встречаются в областях многолетней мерзлоты в Евразии и в Северной Америке. В России они хорошо изучены в Восточной Сибири, на Таймыре, в Забайкалье, в Западной Сибири, на Северном Урале, на севере Европейской части России.
С процессом изменения объема воды при ее замерзании и таянии в деятельном слое связано образование таких типичных для полярных стран комплексов микрорельефа, как полигональная и пятнистая (медальонная) поверхности, подробно рассматриваемые в курсе географии почв.