Gjennom mange år Trefall en sentral forsker ved Universitetet i Bergen og sterkt engasjert i internasjonal forskning med høy status. Spesielt var Harald Trefall involvert i studier av jordens nærmeste omgivelser ved hjelp av ballonger. Denne typen forskning har tapt terreng i forhold til ny teknologi, men den var lenge avgjørende for innhenting av viktige data. Ballongeksperimentene til Universitetet i Bergen tok til i 1962 og vedvarte til langt ut på 1980-tallet.