Mest sentralt i Brendemoens forskning sto tyrkisk dialektologi. Interessen for gresk-tyrkisk språkkontakt fikk han til å interessere seg for tyrkiske dialekter langs østkysten av Svartehavet, tyrkiske dialekter som snakkes i Trabzon-provinsen. Fra 1978 og framover utførte han omfattende feltarbeid i denne provinsen og publiserte en rekke artikler om morfologiske, syntaktiske og leksikalske trekk ved disse dialektene. I 2002, utkom hans banebrytende arbeid i to bind, . Verket omfatter en syntese av hans lingvistiske, folkloristiske og historiske forskning i språkvarianter i talt tyrkisk i Trabzon-provinsen og delvis i Rize. Brendemoen viser at disse tyrkiske dialektene har bevart svært arkaiske trekk og samtidig oppviser en mengde innovasjoner som følge av innflytelse fra fremmede språk, særlig gresk. Påvirkning fra ikke-tyrkiske språk er ofte ignorert i tyrkisk dialektologi. Brendemoens lingvistiske data belyser den middelalderske tyrkifisering i området, et fenomen som det knapt hadde vært skrevet om tidligere.