得帝国学士院赏后，藤原赴欧留学，师事挪威气象学家，学习当时最先进的天气预报技术。回国后的1922年，藤原先进入中央气象台测候技术官养成所（现气象大学校），协助培养气象人才；后于1924年接替，赴母校东京帝大任教。1937年，藤原因其学术成就，获得日本学士院会员资格。除了教学工作，藤原也在气象台负责天气预报工作，并于1941年接替成为第5任中央气象台台长。二战爆发后，藤原身为气象学家，曾受军方委託，参与研究气球炸弹的计画，战后因此被判处「公职追放」5年。藤原在漩涡、云、气象光学等广泛的气象领域有独创性