W 1905 roku kierował wyprawą Rotcha i Léona-Philippe Teisserenca de Borta, która miała przy pomocy latawców i balonów pogodowych zbadać warunki atmosferyczne w północnym Atlantyku.
Clayton próbował wykorzystać wyniki swoich badań meteorologicznych do poprawy prognoz pogody. W szczególności szukał sposobu na sporządzanie wiarygodnych prognoz długoterminowych w oparciu o okresowo powtarzające się warunki pogodowe. Już w 1886 roku wprowadził krótkoterminowe lokalne prognozy pogody, poprzez wykorzystanie do sygnalizacji flag, które były podnoszone w obserwatorium i dobrze widoczne w okolicy. Clayton odpowiadał za przekształcenie Narodowej Służby Pogody, która należała wcześniej do Armii Amerykańskiej, w cywilną agencjęClayton, H. Helm. „A Plea for Civilian Control of the U. S. Weather-Bureau.” Science 9, no. 209 (1887): 113-14. [dostęp 2020-04-16].. Doprowadziło to do powstania w 1891 roku w departamencie Rolnictwa United States Weather Bureau. Potem wrócił do obserwatorium w Blue Hill, gdzie pracował do 1909 roku. W latach 1896–1897 publikował cotygodniowe prognozy pogody w Blue Hill Weather Bulletin. W latach 1913–1922 Clayton pracował w argentyńskiej służbie meteorologicznej. W tym czasie zaczął interesować się wpływem aktywności Słońca na pogodę.