Junto con su padre, Vilhelm Bjerknes, también meteorólogo, desarrolló el modelo que explica el origen, intensificación y final decaimiento o disipación (es decir, el ciclo de vida), de los ciclones en las latitudes medias.

Como se puntualiza en un artículo por Jacob Bjerknes y Halvor Soldberg (1895-1974) en 1922, la dinámica del frente polar, integrada con el modelo ciclónico, proveen el principal mecanismo de transporte de energía en sentido sur-norte en la atmósfera terrestre.

Por este y otros trabajos, a Jacob Bjerknes le fue concedido el Título de Ph.

[2]​ En 1926, Jacob Bjerknes fue meteorólogo asesor cuando Roald Amundsen hizo su primera travesía del Ártico en el dirigible Norge.

Como profesor en esta universidad, fue el primero en relacionar las inusuales altas temperaturas de la superficie oceánica con vientos débiles del este y las intensas lluvias que acompañan esta situación ([3]​).