Разведка началась успешно. При полете над Карским морем Зубов убедился, что, несмотря на кажущееся однообразие ледяного покрова, с воздуха можно заметить многие особенности его распределения еще до взлома припая и начала интенсивного таяния. С воздуха легко определяется граница припая. За припаем наблюдаются заприпайные полыньи или молодые льды, отличающиеся более темным цветом. Дрейфующие льды вследствие постоянного движения разламываются на большие ледяные поля, обломки и совсем мелкие льдины. В одних местах преобладали льдины, сплошь покрытые торосами, — значит, здесь происходили интенсивные подвижки льдов, в других районах поверхность льдин была более ровной — следовательно, дрейф льдов здесь более однороден.

Картина распределения льдов, если внимательно и грамотно их наблюдать, думал Зубов, позволяет определить, каким воздействиям подвергались льды в предшествующий период, и предвидеть их поведение в будущем. Очевидно, что молодые льды, обладая более темным цветом и меньшей толщиной, растают быстрее, а в полыньях будет накапливаться тепло от солнца и весной они станут центрами таяния окружающих льдов.

Вместе с Зубовым на борту самолета находился Б. Г. Чухновский. Он еще в 1924 году первым летал в ледовую разведку над Карским морем. Чухновский к этому времени уже не водил самолеты и в этот полет отправился для выполнения эксперимента. Он предложил окрашивать отдельные льдины и затем, наблюдая их местоположение с воздуха, изучать дрейф льдов. С борта самолета в районе пролива Маточкин Шар и у западного берега полуострова Ямал сбрасывались на лед стеклянные бутыли с краской. Бутыли при ударе о лед разбивались, и краска расплывалась по поверхности льдины ярким фиолетово-красным пятном. По-видимому, краска была неустойчивой и вскоре выцвела — «меченых льдин» больше никто не видел, и эксперимент сочли не оправдавшим надежд.

Началось интенсивное таяние снега на берегу, взлетно-посадочные полосы стали раскисать, и М. В. Водопьянов увел свою колесную машину в Москву.

Николай Николаевич Зубов, докладывая руководству Главсевморпути результаты авиаразведки, настоятельно рекомендовал проводить разведку не только в период навигации, но и до, и после нее. С тех пор авиаразведка, обеспечивающая проводку судов, стала называться тактической, а разведка, предназначенная для изучения ледового режима в разные сезоны года, — стратегической.

Настоящий энтузиазм вызвал у Зубова дрейф научной станции «Северный полюс» в 1937 году. Он характеризовал материалы наблюдений этой станции как «великий вклад в мировую науку», «научный подвиг папанинцев» и т. п. Предварительные результаты наблюдений этой станции привели Зубова к важному выводу о том, что движение льдов в Арктическом бассейне происходит под действием двух факторов: 1) временных и переменных ветров, определяющих быстро меняющийся дрейф в различных направлениях и 2) преобладающих ветров и течений за длительный срок, определяющих генеральный вынос льдов от Северного полюса в Гренландское море. Этот вывод он изложил в параграфе книги «Морские воды и льды», посвященном движению льдов.

Так же активно и оперативно реагировал Н. Н. Зубов на научные результаты, поступавшие с ледокольного парохода «Седов», который в 1938–1940 годах находился в вынужденном дрейфе. В этот период он публикует в различных научных и общественно-политических периодических изданиях статьи о значении дрейфа для развития науки о льдах и делает глубокие научные выводы. Они получат стройное оформление в фундаментальной книге Зубова «Льды Арктики», материалы для которой он тщательно собирал в течение многих лет. (О ней — речь впереди.)

В этот период Зубов занимается не только вопросами ледоведения — он продолжает читать лекции и работает над другими вопросами океанологии.

Еще в 1931 году Н. Н. Зубов в соавторстве с другими известными специалистами-мореведами — Л. Ф. Рудовицем, В. В. Шулейкпным и С. В. Бруевичем — издал «Океанографические таблицы». Инициатором и душой этого издания был Зубов. Взяв за основу таблицы, составленные датским океанографом М. Кнудсеном еще в 1901 году и ставшие библиографической редкостью, он расширил их в несколько раз и дополнил более современными данными. Эти таблицы сыграли весьма важную роль в развитии методики обработки разнообразных океанологических наблюдений. Они избавляют от кропотливых расчетов и ускоряют получение научных выводов из многочисленных наблюдений. Каждый ученый, инженер, техник или студент, имеющий дело с изучением океана, пользуется этими таблицами.

Позднее Н. Н. Зубов еще раз переработал эти таблицы, дополнил их существенно и выпустил в свет новым изданием в 1940 году.

В начале второй мировой войны Московский гидрометеорологический институт был эвакуирован в глубокий тыл — Среднюю Азию. Николай Николаевич Зубов остался в Москве, На все предложения отправиться вместе с Институтом он отвечал категорическим отказом. Он хотел оказать реальную помощь в защите родины. Но где применить ему свои знания? Конечно, на флоте, решает Зубов. Он подает заявление с просьбой о добровольном зачислении в ряды военно-морского флота. После настойчивых просьб н ходатайств профессора Зубова зачисляют во флот в звании капитана второго ранга. В таком звании он закончил службу в царском флоте. Но тогда он был боевым командиром корабля. 24 года, прошедших с тех пор, Зубов плавал на экспедиционных судах в качестве ученого-океанолога, и командование военно-морским флотом призвало его для службы на флоте как знатока морских льдов. Его направили в Архангельск, в штаб ледокольного отряда Беломорской флотилии Северного флота.

Здесь Николай Николаевич встретился со своими учениками и коллегами. И. Д. Папанин, тогдашний начальник Главсевморпути, был назначен уполномоченным Государственного комитета обороны по перевозкам на Севере. Он привлек Зубова к проведению зимних плаваний в Белом море. Н. Н. Зубов вместе с М. М. Сомовым составлял прогнозы ледовых условий Белого моря в зиму 1941-42 года, участвовал в ледовых авиаразведках и консультировал капитанов судов об условиях плавания в горле Белого моря при сильных здесь приливо-отливных течениях. Одновременно он читал лекции о морских льдах офицерскому составу.

Военное командование привлекло Зубова к разработке методов строительства ледяных переправ через реки. Здесь с особой остротой проявилась его способность быстро, на основе небольшого объема данных наблюдений, делать теоретические обобщения и давать практические рекомендации.

В результате Н. Н. Зубовым уже в 1942 году была выпущена в свет небольшая книга «Основы устройства дорог на ледяном покрове». «До сих пор не было работ, позволяющих с достаточной точностью из сравнительно простых зависимостей получить ответ на поставленные инженерной практикой вопросы…» — писал об этой книге известный ледоисследователь И. С. Песчанский. В этой брошюре в сжатой форме Зубов приводит основные сведения о свойствах льда, силах, действующих на ледяное поле, и дает расчетные методы определения прочности льда под нагрузкой в зависимости от толщины льда, температуры, солености ледяного поля и характера его снежного покрова. Кроме того, в этой брошюре дано описание конструкций из бревен, усиливающих полотно переправы, когда толщина льда еще недостаточна, чтобы выдержать перевозимый груз.

Соратники Зубова по работе в Архангельске рассказывают, что он под свою личную ответственность решал вопросы о перевозке грузов, когда многие авторитетные специалисты утверждали, что переправа не выдержит. Но оказывался прав Зубов, и фронт получал важные грузы. Об этом сам Николай Николаевич в начале своей книги писал весьма скромно:

«В зиму 1941–1942 года мне пришлось консультировать по автомобильным и железнодорожным переправам на реке Северной Двине и на Белом море. При этом я широко пользовался выводами и таблицами настоящей брошюры, так что нх можно считать полученными и проверенными на практике».

За зимнюю кампанию 1941-42 года в Архангельске и на Белом море Н. Н. Зубов был награжден орденом Отечественной войны 1-й степени и получил звание инженер-капитана первого ранга.