1921年（大正10年）8月、当時所属の第4戦隊が中国北部を巡航の際に、臨時にソッピーズ・シュナイダー水上戦闘機1機を搭載した。1933年（昭和8年）7月8日から9月7日まで九〇式一号水上偵察機を1機搭載したと言われる。1934年（昭和9年）11月15日から1年間、第1潜水戦隊旗艦時は九四式一号水上偵察機を搭載した。1935年（昭和10年）頃の写真では九〇式二号二型水上偵察機を1機搭載している。機体は国民の献金による報国第65号機で、尾翼や機体側面には「タマ-1」の記入がある。1937年（昭和12年）から1938年（昭和13年）頃の中国警備時には九五式水上偵察機を搭載した。1941年（昭和16年）に第5艦隊旗艦となってからは九四式二号水上偵察機を搭載、1944年（昭和19年）3月に搭載機は降ろされた。
1934年（昭和9年）4月から11月にかけて球磨は舞鶴工作部で近代化改装を受けた。航空兵装は、5番砲と6番砲の間に呉式二号三型射出機を装備し、同年11月からの潜水戦隊旗艦時には九四式水上偵察機を搭載している。水偵の揚げ降ろし用に後部マストにデリックが設けられ、後部マストは基部が三脚式になった。また作業用に射出機付近のシェルター甲板が右舷側に拡大された。艦橋は羅針艦橋の側壁と天蓋が固定式となり、ガラス窓が設置された。艦橋上に3.5m測距儀が設置され、艦橋の側面左右に見張所が新設された。なお見張所は球磨より前方に設置され、羅針艦橋前面側壁に傾斜が付くなど、球磨との相違がある。上部艦橋平面(羅針艦橋の1甲板下)は後方に拡大されて士官休憩室や作戦室を設置、旗甲板は羅針艦橋レベルに上げられた。また旗甲板の後方、前部マスト三脚内に無線電信室が新設された。その他に前部マスト中段の測的所の1段上に前部見張所が新設された。球磨と違い後部マスト三脚部に見張所が設置されず、探照灯も須式90cm1基のままだった。また短艇甲板が後方(後部魚雷発射管上)に延長され、長良型・川内型と同様に7番砲まで甲板が続く形になった。対空兵装は8cm高角砲が九三式13mm連装機銃に、三年式機砲は留式7.7mm機銃に換装された。同時に復原性能改善工事も行われている。
渡島半島に居住した和人は津軽安藤氏（安東氏）の支配下に置かれた。1454年（享徳3年）、安東政季は南部氏に追われ武田信広らとともに勢力圏であった蝦夷地に渡り、配下の武将を12の館に配置、1456年（康正2年）に秋田小鹿島（現秋田県男鹿市）を経て秋田河北地方（後の檜山郡、現秋田県能代市）に南遷する際には、茂別館館主の安東家政（下国守護）、大館館主の下国定季（松前守護）、花沢館館主の蠣崎季繁（上国守護）の3名を「守護」に任じ、他の館主を統率させたと伝えられている。なお中世に相当する時期の北海道についての文献史料は極めて乏しく以後の記述もその多くが『新羅之記録』に基づくものである。本書の主要な編纂目的として蠣崎・松前氏による和人地支配の正統性の主張が考えられるため、本書中の蠣崎氏についての記述に関しては、この点を考慮する必要があるとされている。翌1457年（長禄元年）東部の首領コシャマインを中心にアイヌが団結し、和人に向け戦端を開いたコシャマインの戦いが発生すると、十二館のうち10までが落城した。翌1458年（長禄2年）に蠣崎季繁の女婿であった武田信広によってコシャマイン父子が討たれて以降も戦いは散発し、十二館は交戦時の拠点となった。1496年（明応5年）には、粗暴等行状の悪さを理由に松前守護職であった一族の下国恒季が、武田信広の嫡男である蠣崎光広ら配下の蝦夷島館主らにより安東氏に訴えられ、恒季は同年11月、安東氏の手勢により攻められ自害した。これにより松前守護職は安東恒季を補佐した相原季胤が継いだ。1512年（永正9年）蝦夷地東部の村長であったショヤ（庶野）、コウジ（訇時）兄弟率いるアイヌが蜂起し、数カ所の館を襲撃するという事件が起きる。上国守護職であった蠣崎光広、義広親子が撃退し、一時小康状態となるものの、翌1513年（永正10年）には再度攻撃を始め、松前大館が陥落し、松前守護職の相原季胤らが討ち取られた。空き城となった大館には、翌1514年（永正11年）光広が入城した。安東氏は当初これを認めなかったが、再三に及ぶ要請を受け、上国に加え松前守護職への就任を追認、蠣崎氏に蝦夷地を訪れる和人の商船から運上を徴収することを認め、その過半は檜山に送られることとした。なお、安東恒季の誅殺やこのアイヌ蜂起を光広による松前守護職簒奪の謀略とする説がある。こうして松前大館に拠る蠣崎氏の勢力が他の館主に優越する体制が固まり、蠣崎氏による他の館主の被官化が進んだ。