В том же году на Черном море начали впервые проводиться рейдовые гидрологические наблюдения. Комплексная черноморская экспедиция, организованная Ю.М. Шокальским, собрала обширные материалы для всестороннего понимания гидрометеорологических процессов, протекающих на Черном море, и для их прогнозирования.
Еще в начале XX века Юлий Михайлович обращал внимание географов на необходимость изучения Севера страны. Еще работая в Гидрографическом управлении, он принял деятельное участие в подготовке экспедиций на ледокольных судах «Вайгач» и «Таймыр». Это были первые русские корабли, прошедшие в 1914–1915 годах северным морским путем.
Конечно, Шокальский сосредоточил внимание не только на географическом исследовании Северного Ледовитого океана. Он считал, что север России и сквозной проход с запада на восток необходимо освоить и экономически. Освоения Северного морского пути Шокальский упорно добивался вместе с адмиралом С.О. Макаровым и Д.И. Менделеевым.
В 90-х годах 19-го столетия Ю.М. Шокальский опубликовал ряд статей, посвященных северным морям — «Полярные страны», «Морской путь в Сибирь», «Краткий очерк путешествий по Ледовитому океану». Позднее им было издано наставление с описанием условий для плавания во льдах, инструкция для наблюдений над плавучими льдами и другие работы по гидрологии и метеорологии Карского моря. В своих работах Юлий Михайлович обосновывал возможность регулярного плавания в морях, омывающих берега Сибири. В частности, он доказывал, что не сложные ледовитые и метеорологические условия являются препятствием к плаванию по северным морям, но незнание этих условий, отсутствие станций и регулярных гидрометеорологических наблюдений, надежных навигационных карт и других средств, обеспечивающих безопасность мореплавания.
В 1912 году Шокальского избрали ординарным профессором Морской академии, в связи с чем он оставил работу в Гидрографическом управлении, но продолжал участвовать во всех проводимых им научных и методических мероприятиях. Гидрографическое управление морского министерства присвоило ему звание почетного сотрудника. В Морской академии Юлий Михайлович руководил гидрографическим факультетом и основал первую в России кафедру океанографии. Здесь же, также впервые в России, он читал курс океанографии, курс метеорологии и физической географии. Учебники по этим дисциплинам еще не были написаны, поэтому Шокальский подготовил литографированное издание читаемых им курсов лекций. По его инициативе в Академии были оборудованы прекрасные кабинеты физической географии, океанографии и метеорологии, где было собрано все необходимое. При кабинете находилась библиотека, которая содержала уникальную отечественную и мировую научную литературу. В настоящее время этот кабинет стал музеем имени Ю.М. Шокальского.
Шокальский давно мечтал обобщить основы океанографии как науки и возбудить к ней интерес в научной среде. Он создал огромный научный фонд, послуживший ему в дальнейшем основой для написания классической монографии «Океанография». Работа над рукописью совпала с его активной деятельностью в Географическом обществе, которое Юлий Михайлович возглавил после смерти Петра Петровича Тян-Шанского. Шокальский смог начать работать над монографией лишь во время Первой мировой войны, когда прекратились экспедиции и командировки за границу и сократились объемы научных работ.
Работа Шокальского «Океанография» была выпущена в 1917 году, в январе. Эта книга принесла автору всемирную известность. В 1919 году «Океанография» получила премию имени Ахматова, а в 1923 году — премию имени Ге. Основная черта, отличающая труд Шокальского от других работ на эту тему, — комплексный подход к изучению процессов, физическую природу которых раскрывает автор.
Точность и строгость изложения определили особое внимание Юлия Михайловича к терминологии. Специальная терминология, изобилующая иностранными словами, была заменена русской, вошедшей в обиход флота еще со времен Петра I. Следует также отметить, что многие оригинальные идеи автора оправдали себя и получили современное толкование на опыте новых достижений в изучении океанов и морей.
Продолжая педагогическую работу в Военно-морской академии и в Женском педагогическом институте, Юлий Михайлович Шокальский активно участвовал во всех научных мероприятиях, проводимых в Петрограде. В 1917–1918 годах он возглавил Географическое общество, выполнял различные поручения Гидрографического управления, например, работал в Комиссии по введению в стране международной системы поясного времени, и т.п. Шокальский проявлял большую заботу о преподавании географии в советской школе, в связи с чем была создана педагогическая комиссия при Географическом обществе и пересмотрены школьные программы.
В Военно-морской академии Шокальский работал до 1930 года, и эта работа в большей степени способствовала развитию океанографии как учебной дисциплины, к сожалению, второстепенной. Поэтому Юлий Михайлович с большим вниманием отнесся к вопросу об организации в 1918 году первого в стране высшего учебного географического заведения — Географического института. Здесь преподавали знаменитые исследователи, в дальнейшем академики А.Е. Ферсман, А.А. Григорьев, Л.С. Берг, профессора Я.С. Эдельштейн, С.А. Советов, Д.Д. Руднев и другие.
В мае 1930 года в Варшаве состоялась III Гидрологическая конференция Балтийских стран, на которую Юлий Михайлович был назначен главой советской делегации. На этой конференции он был один из восьми ее вице-председателей. Он сделал доклад об изучении озер Балтийского бассейна, и эта тема была включена в программу работ Балтийских стран.
В конце июля того же года в Ленинграде собрался II Международный съезд почвоведов: Шокальский посетил выставку, организованную в музее Почвенного института, участвовал в экскурсии на обсерваторию в Павловск, давал объяснения членам конгресса при посещении ими Географического общества.
В 1931 году Шокальский приступил к подготовке нового труда по океанографии. В результате усиленной работы в 1933 году вышла в свет «Физическая океанография», включившая все основные достижения океанографических исследований 20-х годов и вскоре ставшая библиографической редкостью.
В сентябре 1931 года собрался очередной Международный географический конгресс в Париже. От СССР на него были командированы несколько делегатов, в том числе и Ю.М. Шокальский. Американское географическое общество присудило Шокальскому за работы в области географии свою высшую награду — золотую медаль Куллум.
В феврале 1934 года Юлий Михайлович принял участие в конференции по изучению Черного и Азовского морей, состоявшейся в Севастополе. Успех этого мероприятия был значительный, и все вынесенные конференцией постановления обещали дальнейшее развитие работ по изучению Черного моря.
