Это военно-транспортное судно каждую весну отправлялось с Кронштадтского рейда и в летние месяцы несло охранную службу у берегов Мурмана и Новой Земли. Зубов знал, что это судно в 1910 ив 1911 годах попутно обследовало северо-западные берега Новой Земли, его офицеры Д. Ф. Мантуров и Н. И. Евгенов производили опись берегов, уточняя карты побережья отдельных мест, выполняли океанографические работы в Баренцевом море. Об этом давно мечтал лейтенант Зубов. И вот, когда судно в лето 1912 года оказалось в Баренцевом море, Зубов произвел съемку и промер глубин в Чешской губе в районе устья реки Пеши, а затем губы Митюшихи у Новой Земли. Он пытался направить судно далее на север вдоль берегов Новой Земли, но льды не пустили его.
На «Бакане» Зубов понял, что такого рода работа ему более по душе, чем строевая служба на флоте. Здесь же он впервые столкнулся с морскими льдами и заинтересовался особенностями их образования и разрушения. После плавания в Баренцевом море в 1912 г. Зубов был произведен в старшие лейтенанты.
Состояние здоровья после ранения, неудовлетворенность флотской службой заставили Зубова в августе 1913 года подать прошение об увольнении со службы по болезни. Для увольнения нужно было пройти медицинскую комиссию. И вот заключение комиссии:
«Старший лейтенант Н. Н. Зубов, 28 лет от роду, среднего роста и хорошего телосложения, жалуется на участившиеся головные боли, вызывавшиеся за последние 8 месяцев плавания на посыльном судне „Бакан“ простым надеванием фуражки. Боли эти по временам сопровождаются рвотой и головокружением. Жалуется на некоторое ослабление памяти, легкую утомляемость при занятии, наклонность ко сну, крайнюю раздражительность и беспричинную вспыльчивость. Кроме того, свидетельствуемый отмечает тянущие боли в левой нижней конечности, преимущественна в бедре, при переменах погоды, а при некоторых положениях ноги — острую в ней боль. Судовой врач посыльного судна „Бакан“, несмотря на применение целого ряда доступных средств лечения, облегчения болей не добился».
Комиссия, учитывая ранения Зубова в Цусимском сражении, вынесла заключение, что он подлежит «увольнению со службы, как вовсе к ней не способный по болезни, от ран происходящей». Далее комиссия перевела его из числа раненых III класса во II класс. Эти подробности, взятые автором из личного дела Н. Н. Зубова, хранящегося в Центральном Военно-морском архиве (Ленинград), приводят в некоторое удивление тех, кто знал Н. Н. Зубова в его уже преклонном возрасте. Он дожил до 75 лет и в последние по крайней мере 40 лет болел чрезвычайно редко, был всегда бодр, жизнерадостен и энергичен.
В ноябре 1913 года он был уволен из флота по болезни, и ему установили пенсию 345 рублей в год. После демобилизации Зубов поступает на работу в гидрометеорологическую часть отдела торговых портов Министерства торговли и промышленности. Отсюда он командируется в норвежский город Берген — один из наиболее значительных в то время центров науки о море — для стажировки по морским исследованиям. Стажировкой руководил известный океанограф Хелланд-Хансен.
Зубов стал его усердным учеником и в короткое время освоил методы морских исследований. После возвращения из Бергена Зубов преподает океанографию на курсах гидрометеорологов при Министерстве торговли и промышленности, руководит практикой курсантов на небольшой моторно-парусной шхуне «Утро» в Балтийском море.
Но гражданская жизнь была недолгой. В 1914 году разразилась первая мировая война, и в первые же ее дни старший лейтенант в отставке Зубов добровольно вернулся на флот. Уже 18 августа 1914 года он назначается командиром транспорта «Добро», который находился в распоряжении начальника 2-го резервного отряда и охраны водного пространства Кронштадтской крепости. Потом Зубов командует миноносцем «Послушный», а в апреле 1915 года назначается флагманским штурманским офицером штаба бригады подводных лодок. «За храбрость и мужество, проявленные при выполнении операции, сопряженной с явной опасностью и имеющей большое боевое значение, — как сказано в „послужном списке“, — Зубов награжден орденом св. Анны 3-й степени с мечами и бантом». Вскоре за отличие по службе он был произведен в капитаны 2 ранга. В 1916 году он состоял флагманским штурманским офицером при штабе командующего флотом Балтийского моря.
В конце 1916 года капитан 2 ранга Зубов назначается командиром эскадренного миноносца «Мощный». На этом записи в «послужном списке» обрываются. Чем занимался Зубов в период Февральской и Октябрьской революций, нам почти неизвестно. Вероятно, в каких-то архивах имеются какие-либо данные. Приведу строки из предисловия от издательства к книге Н. Н. Зубова «Избранные труды по океанологии» (Воениздат, 1955), в какой-то мере проливающие свет на этот период: