James Henry Coffin: Kartograph des Windes

Ein Waisenjunge von einer Farm in Massachusetts, der sich selbst beibrachte, den Himmel zu lesen, produzierte schließlich das, was der Gründungssekretär des Smithsonian als den vielleicht wichtigsten Beitrag zum Wissen bezeichnete, den seine Institution jemals gefördert hatte. James Henry Coffin verließ das Klassenzimmer nie für ein eigenes Labor; er baute die Entdeckung seines Lebens aus den Regenmessern und Windfahnen tausender anderer Menschen auf, die er geduldig per Post sammelte.

Von einer Waisenkindheit bis Amherst

Coffin wurde am 6. September 1806 in Williamsburg, Massachusetts, als Nachkomme von Tristram Coffin, dem ersten englischen Eigentümer von Nantucket, geboren. Früh verwaist, wurde er von seinem Onkel, dem Reverend Moses Hallock, einem Landpfarrer, der dafür bekannt war, vielversprechende Jungen auf das College vorzubereiten, aufgezogen. Die Vereinbarung funktionierte: Coffin kam ans Amherst College und machte 1828 seinen Abschluss. Danach verbrachte er das nächste Jahrzehnt damit, das zu tun, was ein mathematisch begabter junger Mann ohne eigenes Einkommen im Neuengland des frühen 19. Jahrhunderts tat – er unterrichtete, zog zwischen Schulen und kleinen Colleges umher, während er nach einer dauerhaften Stelle und einem echten Problem suchte, an dem er arbeiten konnte.

Windmessung auf einem Berg

Er fand beides gleichzeitig. 1838 begann Coffin mit systematischen meteorologischen Beobachtungen, und während seiner Jahre am Williams College (1840–1843) installierte er selbstregistrierende Windmessgeräte auf dem Gipfel des Mount Greylock, dem höchsten Gipfel von Massachusetts – eine praktische Lösung für ein grundlegendes Problem der frühen Meteorologie: Instrumente auf Bodenhöhe, die durch Bäume und Gebäude geschützt waren, zeichneten lokale Wirbel auf, nicht die tatsächliche Zirkulation der Atmosphäre. Coffin brauchte saubere Luft und eine offene Lage, und ein Berggipfel bot ihm beides. 1846 ließ er sich dauerhaft als Professor für Mathematik und Naturphilosophie am Lafayette College in Easton, Pennsylvania, nieder, ein Lehrstuhl, den er bis zu seinem Tod innehatte, und diente später auch als Schatzmeister des Kuratoriums des Colleges.

Eine unbezahlte Partnerschaft mit dem Smithsonian

Im selben Jahr, als er in Lafayette ankam, begann Coffin eine jahrzehntelange, im Wesentlichen unbezahlte Zusammenarbeit mit der neu gegründeten Smithsonian Institution, die damals das erste nationale Netzwerk freiwilliger Wetterbeobachter in Amerika aufbaute. Coffin übernahm die undankbare, unverzichtbare Arbeit des Sammelns, Prüfens und Reduzierens der Rohbeobachtungen – eine Rechenaufgabe, im Sinne des 19. Jahrhunderts für das Wort „Computer“, die mit Hilfe von Studenten und insbesondere von Frauen durchgeführt wurde, die speziell für die Durchführung der Arithmetik eingestellt wurden. Kollegen lobten später seine „gewissenhafte Rücksicht auf Genauigkeit und seine Hingabe an die Wahrheit“ und hoben seine Bereitschaft hervor, die Grenzen dessen zuzugeben, was seine Daten zeigen konnten, anstatt eine Schlussfolgerung zu übertreiben, eine Angewohnheit, die in der populären Wissenschaft der damaligen Zeit nicht universell war.

Die Winde der nördlichen Hemisphäre

Diese geduldige Ansammlung führte zu Coffins wegweisender Studie, die von der American Association for the Advancement of Science in Auftrag gegeben wurde: Winds of the Northern Hemisphere (1854), erstellt aus Aufzeichnungen von fast 600 Landstationen sowie verstreuten Schiffsbeobachtungen auf See. Aus dieser Datenmenge identifizierte Coffin drei verschiedene Windgürtel, die die nördliche Hemisphäre umkreisen – die Passatwinde, die vorherrschenden Westwinde der mittleren Breiten und die polaren Ostwinde – und lieferte damit das erste empirisch fundierte Bild der großräumigen atmosphärischen Zirkulation des Planeten. Er erklärte daraufhin Monsunumkehrungen als Folge der unterschiedlichen Erwärmung von Land und Ozean und half in Zusammenarbeit mit dem amerikanischen Meteorologen William Ferrel bei der Etablierung dessen, was heute als Buys-Ballot-Gesetz bekannt ist, der empirischen Regel, die die Windrichtung mit der Position des niedrigen Drucks verbindet. Die U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration würde diese Studie zur nördlichen Hemisphäre später als eines der folgenreichsten Werke in der Geschichte der Meteorologie bezeichnen; sie prägte auch die Windkarten, die anschließend vom British Board of Trade zur Orientierung der Seeschifffahrt herausgegeben wurden.

Wettlauf gegen eine unvollendete Karte

Coffin verbrachte seine letzten Jahre damit, dieselbe Methode auf den gesamten Globus auszudehnen, indem er seine Stationsanzahl etwa verfünffachte, auf 3.223 Beobachtungspunkte auf jedem bewohnten Kontinent, für ein Buch mit dem Titel The Winds of the Globe. Er erlebte dessen Fertigstellung nicht mehr. Er starb am 6. Februar 1873 im Alter von 66 Jahren am Lafayette College, immer noch Schatzmeister des Vorstands und immer noch an seinen Instrumenten. Das Manuskript wurde aus seinen Notizen fertiggestellt und 1875 vom Smithsonian posthum veröffentlicht, mit zusätzlicher Analyse durch den russischen Klimatologen Alexander Woeikof – ein passender Mitarbeiter, da Coffins globale Daten einen Großteil der aufkommenden Wissenschaft der vergleichenden Klimatologie sowohl in Europa als auch in Amerika begründen sollten.

Warum James als Genie bezeichnet wird

Coffins Anspruch auf das Wort beruht nicht auf einem Geistesblitz theoretischer Einsicht, sondern auf etwas Seltenerem und Schwererem: jahrzehntelange exakte, undankbare Synthese, die ohne institutionelles Gehalt dafür durchgeführt wurde und verstreute lokale Wettertagebücher in die erste echte Karte verwandelte, wie sich die Atmosphäre um die Erde bewegt. Die spezifische kognitive Fähigkeit, die hier gezeigt wurde, war das Erkennen von Mustern im großen Maßstab – die Fähigkeit, Tausende von verrauschten, inkonsistenten Stationsmesswerten gleichzeitig im Kopf zu behalten und daraus eine kleine Anzahl dauerhafter physikalischer Regelmäßigkeiten zu extrahieren (drei Windgürtel, ein Monsunmechanismus, ein Druck-Wind-Gesetz), die spätere, besser ausgestattete Wissenschaft bestätigen statt widerlegen würde. Joseph Henry, der Gründungssekretär des Smithsonian und kein beiläufiger Schmeichler, nannte die daraus resultierende Arbeit den vielleicht wichtigsten Beitrag zum Wissen, den die Institution hervorgebracht hatte, was eine so starke Unterstützung ist, wie sie ein amerikanischer Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts von seinen eigenen Geldgebern erhalten konnte. Das ehrliche Gegenargument ist ebenso klar: Coffin war kein Theoretiker. Er leitete die Physik der atmosphärischen Zirkulation nicht aus ersten Prinzipien ab, wie es Ferrel und spätere Dynamiker taten; er war ein überaus disziplinierter Empiriker und Datenmanager, und sein Genie, wenn das Wort passt, kommt dem eines großen Kartographen näher als dem eines großen Physikers – die Fähigkeit, in einem Nebel aus individuell unzuverlässigen Messungen die wahre Form zu sehen, und die Geduld, weiter zu sammeln, bis die Form unbestreitbar wurde.

Vermächtnis

Coffins Bild der drei Windgürtel der hemisphärischen Zirkulation wurde zu einem Standardreferenzpunkt für die nachfolgende Meteorologie und Ozeanographie, und sein Beharren auf großen, sorgfältig geprüften Beobachtungsnetzwerken – statt auf isolierten Instrumentenmessungen – nahm die datengesteuerten Methoden vorweg, die heute die Klimawissenschaft definieren. Ein Mathematikprofessor an einem kleinen College in Pennsylvania, der hauptsächlich per Post mit freiwilligen Beobachtern zusammenarbeitete, die über einen ganzen Kontinent verstreut waren, hatte den Wind kartiert.