В течение девяти месяцев в Арктике работала самая северная в мире метеорологическая станция, причем четыре месяца в Центральном полярном бассейне. Станция регулярно четыре раза, а в особых случаях — восемь раз в сутки передавала по радио в Москву метеосводки. Эти сводки использовались при составлении карт и прогнозов погоды.
Как писал синоптик экспедиции «Север-1» Б. Л. Дзердзиевский, до экспедиции в большей части полярного района состояние погоды оставалось неосвещенным, что вынуждало давать прогнозы для этого района и анализировать соседние районы только на основании теоретических расчетов без возможности сверить с фактическим материалом. Метеосводки со станции «СП-1» не только позволяли давать краткосрочные прогнозы, но после их обработки и обобщения сделать важные теоретические выводы о характере синоптических процессов в центре Арктики. До этого среди ученых не было единого мнения по данному вопросу, но большинство придерживались концепции наличия там «шапки холодного воздуха» с постоянной областью высокого давления и устойчивыми, очень низкими температурами и длительной ясной погоды. Теперь же оказалось, что в этом районе существует довольно активная циклоническая деятельность, а среднемесячные температуры воздуха оказались относительно высокими.
Сила ветра в приполюсном районе оказалась несколько слабее, чем в более южных районах Арктики в это же время. Исходя из результатов метеорологических наблюдений станции «СП-1» и вывода о том, что прохождение циклонов через район является не исключением, а закономерным явлением, задачей последующих метеорологических исследований стало проследить за траекториями этих циклонов и определить их роль в долгосрочном прогнозировании погоды по трассе Северного морского пути, а также их влияние на дрейф льда в Северном Ледовитом океане. Изучением последнего фактора занимались Ширшов и Федоров в процессе своей работы на дрейфующей льдине, и полученные ими материалы легли в основу теоретических разработок данной проблемы.
Особенно большой интерес представляют выполненные во время дрейфа «СП-1» океанографические наблюдения: сбор данных по гидрологической характеристике и химическому составу водных масс на разных горизонтах, по поверхностным и глубинным течениям, дрейфу льдов, рельефу дна и составу донных отложений. Обработка взятых Ширшовым гидрологических станций внесла много нового в познание о структуре и динамике вод Арктического бассейна.
До начала работ станции «СП-1» было известно, что Ф. Нансеном во время дрейфа «Фрама» было обнаружено проникновение в высокие широты Северного Ледовитого океана из Атлантического океана вод с положительными температурами. Но как далеко на север проникают атлантические воды, никто не знал. Анализ полученных на станции гидрологических материалов показал, что относительно теплые атлантические воды доходят до полюсного района и составляют там довольно мощную прослойку — около 500 м (между глубинами 250-750 м), а по мере продвижения льдины на юг мощность этого глубинного потока увеличивалась. Участники дрейфа на «СП-1» также установили закономерность: по мере приближения к полюсу температура этой прослойки атлантических вод постепенно понижалась, так же как уменьшалась толща этой прослойки.
За время дрейфа Ширшовым с помощью трех товарищей было взято 38 гидрологических станций по маршруту дрейфа между Северным полюсом и 76° с. ш. Ценность материалов этих станций заключалась в том, что впервые в истории получен достоверный материал о структуре и физических характеристиках океанских вод в исследованном районе.