詹姆斯·亨利·科芬：风的地图绘制者

一个来自马萨诸塞州农场的孤儿，通过自学学会了阅读天空，最终制作出了史密森尼学会首任秘书长所称的“该机构所赞助的最重要的知识贡献”。詹姆斯·亨利·科芬从未离开教室去建立自己的实验室；他通过邮寄方式耐心地收集了成千上万人的雨量计和风向标数据，从而完成了他一生的发现。

从孤儿童年到阿默斯特

科芬于1806年9月6日出生在马萨诸塞州的威廉斯堡，是南塔克特岛首位英国业主特里斯特拉姆·科芬的后裔。他早年丧孤，由叔叔摩西·哈洛克牧师抚养长大，这位乡村牧师以辅导有前途的男孩进入大学而闻名。这一安排很成功：科芬进入阿默斯特学院并于1828年毕业，随后花了十年时间做着19世纪初新英格兰地区一个有数学天赋但没有私人收入的年轻人所做的事情——他四处教书，在学校和小学院之间辗转，同时寻找一个永久职位和一个值得研究的真正问题。

在山上测量风

他同时找到了这两者。1838年，科芬开始进行系统的气象观测，并在威廉姆斯学院任职期间（1840-1843年），他在马萨诸塞州最高峰格雷洛克山的顶峰安装了自动记录风力测量装置——这是对早期气象学一个基本问题的实际解决方案：地面上的仪器受到树木和建筑物的遮挡，记录的是局部涡流，而不是大气的实际环流。科芬需要清新的空气和开阔的视野，而山顶两者兼备。1846年，他定居在宾夕法尼亚州伊斯顿的拉斐特学院，担任数学和自然哲学教授，直到去世，后来还担任了学院董事会的财务主管。

与史密森尼学会的无偿合作

在到达拉斐特的同一年，科芬开始了与新成立的史密森尼学会长达数十年的、基本上是无偿的合作，当时该学会正在组建美国第一个全国性的志愿气象观测员网络。科芬承担了收集、核对和整理原始观测数据这一枯燥但必不可少的工作——这是一项计算任务（在19世纪“计算机”一词的意义上），是在学生以及专门受雇进行算术运算的女性的帮助下完成的。同事们后来称赞他“对准确性的认真关注和对真理的奉献”，并特别提到他愿意承认其数据所能显示的局限性，而不是夸大结论，这在当时的流行科学中并非普遍习惯。

北半球的风

这种耐心的积累产生了科芬的里程碑式研究，该研究由美国科学促进会委托进行：《北半球的风》（1854年），它是基于近600个陆地气象站的记录以及海上零星的船舶观测数据构建的。从这些海量数据中，科芬确定了环绕北半球的三个不同的风带——信风、中纬度盛行西风和极地东风——提供了关于地球大规模大气环流的第一个基于经验的图像。他进而解释了季风反转是陆地和海洋之间加热差异的结果，并与美国气象学家威廉·费雷尔一起，帮助建立了现在被称为“拜斯-巴洛特定律”的经验法则，即连接风向与低压位置的规则。美国国家海洋和大气管理局后来将这项北半球研究列为气象史上最重要的著作之一；它还塑造了英国贸易委员会随后发布的用于指导远洋航运的风图。

与未完成地图的赛跑

科芬在生命的最后几年里试图将同样的方法扩展到全球，将他的观测站数量增加了约五倍，达到3,223个观测点，覆盖了每一个有人居住的大陆，旨在完成一本名为《全球的风》的书。他没能活到完成它。他于1873年2月6日在拉斐特学院去世，享年66岁，当时他仍担任董事会财务主管，并仍在操作他的仪器。手稿根据他的笔记完成，并于1875年由史密森尼学会出版，俄罗斯气候学家亚历山大·沃伊科夫提供了额外的分析——这是一个合适的合作者，因为科芬的全球数据将继续在欧洲和美国播下比较气候学这一新兴科学的种子。

为什么詹姆斯被称为天才

科芬之所以能被称为天才，并不在于理论洞察力的闪现，而在于一种更罕见且更难维持的东西：数十年的精确、枯燥的综合工作，在没有机构薪水的情况下完成，将零散的当地气象日记变成了第一张关于大气如何围绕地球运动的真实地图。所展示的特定认知技能是规模化的模式发现能力——能够同时记住成千上万个嘈杂、不一致的气象站读数，并从中提取出少量持久的物理规律（三个风带、季风机制、气压-风定律），这些规律后来被装备更好的科学所证实，而不是被推翻。史密森尼学会的创始秘书长约瑟夫·亨利（他绝非随意的奉承者）称这项工作可能是该机构所产生的最重要的知识贡献，这对于一位19世纪的美国科学家来说，是来自其资助者的最高认可。诚实的反对意见也同样明确：科芬不是理论家。他没有像费雷尔和后来的动力学家那样从第一原理推导出大气环流的物理学；他是一位极其自律的经验主义者和数据管理者，他的天才（如果这个词合适的话）更接近于一位伟大的地图绘制者，而不是一位伟大的物理学家——即在个体不可靠的测量迷雾中看到真实形状的能力，以及坚持收集直到形状变得不可否认的耐心。

遗产

科芬的半球风环流三带图成为了随后气象学和海洋学的标准参考点，他坚持使用大型、经过仔细审计的观测网络——而不是孤立的仪器读数——预示了现在定义气候科学的数据驱动方法。一位宾夕法尼亚州小学院的数学教授，主要通过邮寄与散布在整个大陆的志愿观测者合作，绘制出了风的地图。