Jacobsen införde T–S-diagram (temperatur–salthalt-diagram, se bild vid hav) för att beskriva och spåra vattenmassor och beräkna den vertikala turbulenta blandningen i havet. Han konstruerade flera oceanografiska provtagnings- och mätinstrument och utvecklade Winkler-titrering som standardmetod för syrgasbestämning i havsvatten.