ジェームズ・ヘンリー・コフィン

ジェームズ・ヘンリー・コフィン
生まれる（1806年9月6日）1806年9月6日
マサチューセッツ州ウィリアムズバーグ
死亡1873年2月6日（1873年2月6日）（66歳）
ペンシルベニア州イーストン
知られている風の理論の先駆者、バイズ・バロットの法則の共著者（ウィリアム・フェレルと共著）[ 1 ]
科学者としてのキャリア
フィールド数学、気象学
サイン

ジェームズ・ヘンリー・コフィン（1806年9月6日 - 1873年2月6日）はアメリカの数学者、気象学者であった。[ 2 ]

バイオグラフィー

人生

コフィンは1806年9月6日、マサチューセッツ州ウィリアムズバーグで生まれました。彼はナンタケット島の初代所有者であるトリストラム・コフィンの子孫です。コフィンは孤児で、叔父のモーゼス・ハロック牧師に育てられました。[ 3 ]彼はマサチューセッツ州アマーストのアマースト大学に入学し、1828年に卒業しました。彼にはセルデン・J・コフィンという息子がいました。彼は1873年2月6日、ペンシルベニア州イーストンで亡くなりました。[ 2 ] [ 4 ]

キャリア

アマースト大学を卒業後、コフィンは様々な学校や大学で教師となった。気象学者としての経歴は1838年に始まる。1840年から1843年までマサチューセッツ州ウィリアムズタウンのウィリアムズ大学に勤務し、同年、マサチューセッツ州の最高峰グレイロック山の頂上に風向と風速を測る装置を設置した。 [ 2 ]ウィリアム・フェレルとともにバイズ・バロットの法則を導き出した。この法則はオランダの気象学者CHDバイズ・バロットにちなんで名付けられた。[ 1 ] 1846年からはスミソニアン協会で気象学の研究に協力した。同年、ペンシルベニア州イーストンのラファイエット大学で数学と自然哲学の教授職に就き、死ぬまでその職を務めた。[ 2 ]また、ラファイエット在籍中、1863年から1873年まで理事会の会計係を務めた。[ 5 ]

気象学への貢献

コフィンは同時代の風の研究に大きく貢献した。彼は『北半球の風』と『地球の風』という2つの出版物で最もよく知られている。『北半球の風』はアメリカ科学振興協会の委託により、嵐の発生予測に役立てようと書かれた。[ 6 ] 2つ目の本もアメリカ科学振興協会の委託を受け、農業、工学、製造業の関心の高まりを受けて、先の出版物の内容を拡張することが意図されていた。最終的に、両本はスミソニアン協会から出版され、斬新な理論的貢献と、他の人々が使用できるように表にまとめられた豊富な生データを提供した。[ 7 ] [ 8 ]最後に、 『地球の風』の大部分が死後に書かれたことは注目に値する。コフィンはデータを収集したが、詳細な分析が行われる前に亡くなったため、コフィンの同僚であるアレクサンダー・J・ヴォイコフ博士が代わりにその分析を行った。[ 9 ]

北半球の風

データ

この本の中で、コフィンは北半球の579の観測所から「下層風」（風向計、風車、その他の地上設置型装置で直接測定可能な風）の測定値を集約している。 [ 10 ]これらの観測所の分布と各観測所における測定期間の合計は表1に示されている。[ 11 ]

表1:北半球の風データ
地域 駅数 測定期間の合計（年）
アメリカ合衆国 367 1694
ヨーロッパ 169 936
アジア 25 49.5
アフリカ 4 <1
海/島 18 136
西インド諸島と南アメリカ 9 5.5
合計 579 約2821年

コフィンは各観測所から5つの測定値を集計した。平均風向、平均風速、年間平均変化率、そのような変化を引き起こした「偏向力」の方向と量、そして方位磁針の方向に吹いている時間の割合である。[ 10 ]得られたデータセットは、約160ページにわたる表で構成され、測定単位と地域ごとに区分されている。このデータのサブセットは、図1のようなグラフにも視覚化されている。[ 12 ]

分析

図1: 『北半球の風』の視覚化の例

このことからコフィンはいくつかの一般的な結論を導き出している。第1に、コフィンは3つの貿易風のうち2つ、すなわち緯度60度付近の南西風帯とその上の北東風帯の存在を確立した。[ 13 ]次に、これらの現象を説明するために、当時の全球風系理論2つを統合した。[ 14 ]第2に、コフィンはモンスーンの流行と、比較的安定した大水域とはるかに不安定な陸地の温度差によって生じる季節的な気温差との相関関係を指摘した。 [ 15 ]第3に、同じ原理で、コフィンは湖が風の流れを著しく乱すことを指摘している。[ 16 ]したがって、2つの卓越貿易風が存在するものの、そのコースは陸地や小さな水域によって変えられる可能性があり、実際に変えられていることが多いと率直に主張できるとコフィンは考えている。[ 17 ]

本書の残りの部分は、特定の現象を論じ、上記の一般原則に基づいて説明することに費やされている。また、コフィンが関連性があると考えた科学的な通信文の抜粋を含む付録も含まれている。[ 18 ]

限界と批判

『北半球の風』に対する最も顕著な批判は、米国とヨーロッパ以外の地域におけるそのカバー範囲が比較的少ないことであった。これが最終的に『地球の風』執筆の動機の一つとなった。[ 19 ]コフィンはまた、他の2つの方法論的問題点も指摘している。第一に、速度の測定値が1から10までの尺度で定性的に推定されることがあった。[ 20 ]第二に、雲の高さも推定しかできないため、「下層」が何であるかが完全には明確ではない。特に上層と下層の違いが明らかな場合、その傾向は顕著である。[ 21 ]

地球の風

データ

表2：地球の風データ
地域 駅数 測定期間の合計（年）
アメリカ大陸 2077 12380
ヨーロッパ 740 4130
アジア 244 496
アフリカ 76 131
海の島々 86 314
合計 3223 18500人以上[1]

『地球の風』は、前作よりもはるかに広範なデータセットを収録しています。本書では、コフィンは世界中の3223の観測所から「下層」の観測データを集約しています。[ 22 ]これらの観測所の分布と各観測所における観測期間の合計は、表2に示されています。[ 22 ]

図2: The Winds of the Globeにおける視覚化の例

この場合、コフィンは6つの測定を行いました。下層流の平均方向、進行方向と移動距離の比率、季節による平均流の変化、それらの変化を引き起こす力の方向、それらの力の大きさ、そして最後に、下層の風が上層の風とどのように、そしてどの程度異なるかを示すことです。[ 22 ]結果として得られた本には、650ページを超える結果が含まれており、これもパラメータ別、続いて地域別に表にまとめられています。前述と同様に、特定のサブセットは図2に示すように視覚化され、提示されています。 [ 23 ]

分析

『地球の風』に収録されたデータは、その前身となる研究論文と概ね一致する結論を導いている。ヴォエイコフは緯度30度以上で見られる2つの貿易風の存在を確認し、緯度0度から30度の間に南西の3つ目の帯が存在することを明らかにした。[ 24 ]データの豊富さによって、ヴォエイコフはこれらの風の範囲をより正確に記述することも可能になった。これらの3つの風はそれぞれが赤道から緯度30度の範囲に重なり合っている。[ 24 ]もう1つの新しい貢献は、これらの風帯が季節とともに移動するという認識である。太陽が北半球の天頂にあるとき（我々の夏）、赤道の風帯は他のすべての風帯と同様に北へ移動する。[ 25 ]冬にはその逆のことが起こります。[ 25 ]

『地球の風』はまた、気圧が風向に与える影響に関する当時の理論的関連性を経験的に検証する上で大きな進歩をもたらしたほか、これまで十分に定量化されていなかった気圧勾配と風速の関係を明確にした。[ 26 ]逆に、この本は上層大気の動きと対流細胞の形状に対する重力の影響に関するハドレーの同時代の理論を問題視する役割を果たした。 [ 27 ]

ヴォエイコフはこれらの一般的な結論を具体的な事例に適用した。特に注目すべきは、アジアとオーストラリアの乾季と雨季、そしてそれらに対応するモンスーンの発生メカニズムを説明したことである。[ 28 ]ヴォエイコフはまた、陸地が風の流れに与える影響を用いて、アジアと北アメリカの気候の違いを、両地域の地理的条件の違いに基づいて説明することにも成功した。[ 29 ]

受容/遺産

著書『地球の風』に記されているように、『北半球の風』はアジア、海洋、中央アメリカの収録範囲が不完全であったため、あまり好評を博しませんでした。しかしながら、アメリカ海洋大気庁（NOAA）は今でも『北半球の風』を気象学史上「最も重要な著作」と称しています。[ 30 ]さらに、スミソニアン協会も『北半球の風』 を「気象学への重要な貢献」と評しました。[ 31 ]最終的に、『北半球の風』は米国気象局の上級曹長たちに参考図書として配布されました。[ 32 ]

コフィンの気象学に対する広く評価されている貢献は、ハドレーの当時の理論の欠陥を指摘するのに役立った著書『地球の風』から始まった。 [ 33 ]フェレルはコフィンのデータを使い、「大気の大循環」についての理論を裏付けた。[ 33 ]実際、ランズバーグ (1964) はコフィンのデータが数理気候学の創設の基礎となったとしている。[ 34 ]ユーマンズは、『北半球』が北半球に3つの大きな循環細胞があることを初めて証明し、その後南半球にも証明したと主張している。[ 35 ] [ 36 ]このことと、別の論文でコフィンが導出したバイズ・バロットの法則（バイズ・バロットの法則）を併せて、ユーマンズはコフィンの成果は「出版以来出版されたすべての気象学論文で参照されており、英国貿易委員会が作成・出版した大西洋と太平洋の風向図の基礎として他の資料と共に用いられてきた」とまで述べている。[ 37 ] [ 36 ]スミソニアン協会は、コフィンを「現代の気象学における最も重要な貢献の一つ…風の力と方向が様々な地点の大気圧に依存するということを証明した」4人のうちの一人としている。[ 38 ]スミソニアン協会の会長ヘンリーは、『地球の風』を「おそらく協会が世界にもたらした知識の中で最も重要な貢献」と呼んだ。[ 39 ]

参考文献

  1. ^ a bジェームズ・ヘンリー・コフィン、アメリカの気象学者サイエンスフォトライブラリ。
  2. ^ a b c d SIAアーカイブのジェームズ・ヘンリー・コフィン。
  3. ^ジェームズ・ヘンリー・コフィン（1806-1873）の回想録。A . ギヨー、1874年。
  4. ^ 「ジェームズ・ヘンリー・コフィン、LL.D.」ニューヨーク・ヘラルド、1873年2月7日、3ページ。2021年1月15日閲覧– Newspapers.com経由。
  5. ^スキルマン、デイヴィッド・ビショップ（1932年）『大学の伝記：ラファイエット大学創立1世紀の歴史』イーストン、ペンシルベニア州：ラファイエット大学。
  6. ^フレミング、ジェームズ・ロジャー（1990年）『アメリカの気象学 1800-1870』ボルチモア：ホプキンス大学出版局、76、78頁。
  7. ^ヘンリー、ジョセフ (1876).スミソニアン協会理事会年次報告書、1875年度の運営、支出、および協会の状況を示す。ワシントン：スミソニアン協会。pp.  19– 20.
  8. ^フレミング、ジェームズ・ロジャー（1990年）『アメリカの気象学 1800-1870』ボルチモア：ジョンズ・ホプキンス大学出版局、pp.  139– 140。
  9. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー、セルデン・ジェニングス・コフィン、アレクサンドル・イワノビッチ・ヴォエイコフ (1875). 『地球の風：あるいは、地球表面上の大気循環の法則』スミソニアン協会. pp. xv.{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  10. ^ a bコフィン、ジェームズ・ヘンリー（1854年）『北半球の風』スミソニアン協会p.7.OCLC 258034636 . 
  11. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー（1854年）『北半球の風』スミソニアン協会、24ページ。OCLC 258034636。 
  12. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー (1854). 『北半球の風』 スミソニアン協会 pp.  iii– vi, 24, 108, 132, 170, 172. OCLC 258034636 . 
  13. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー（1854年）『北半球の風』スミソニアン協会、132ページ。OCLC 258034636。 
  14. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー（1854年）『北半球の風』スミソニアン協会、pp. 132, 139. OCLC 258034636 . 
  15. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー（1854年）『北半球の風』スミソニアン協会、169ページ。OCLC 258034636。 
  16. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー（1854年）『北半球の風』スミソニアン協会、171ページ。OCLC 258034636。 
  17. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー (1854).北半球の風. スミソニアン協会. pp.  170– 171. OCLC 258034636 . 
  18. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー (1854).北半球の風. スミソニアン協会. pp.  187– 197. OCLC 258034636 . 
  19. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー、セルデン・ジェニングス・コフィン、アレクサンドル・イワノビッチ・ヴォエイコフ (1875). 『地球の風：あるいは、地球表面上の大気循環の法則』スミソニアン協会. pp. xx.{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  20. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー (1854).北半球の風. スミソニアン協会. pp. 183, 186. OCLC 258034636 . 
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  26. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー、セルデン・ジェニングス・コフィン、アレクサンドル・イワノビッチ・ヴォエイコフ (1875). 『地球の風：あるいは、地球表面上の大気循環の法則』スミソニアン協会. pp.  672– 673.{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  27. ^コフィン、ジェームズ・ヘンリー、セルデン・ジェニングス・コフィン、アレクサンドル・イワノビッチ・ヴォエイコフ (1875). 『地球の風：あるいは、地球表面上の大気循環の法則』スミソニアン協会. pp.  665– 666.{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
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  30. ^ベンジャミン、マーカス。「気象学」。NOAAの歴史。 2019年5月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年5月17日閲覧。
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  32. ^フレミング、ジェームズ・ロジャー（1990年）『アメリカの気象学 1800-1870』ボルチモア：ジョンズ・ホプキンス大学出版局、14頁。
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  34. ^ユーマンズ、ウィリアム・ジェイ（1896年）『アメリカにおける科学のパイオニアたち：その生涯と科学研究の軌跡』D・アップルトン、131、132頁。
  35. ^ユーマンズ、ウィリアム・ジェイ（1896年）『アメリカにおける科学のパイオニアたち：彼らの人生と科学研究のスケッチ』 D・アップルトン、455ページ。
  36. ^ a bユーマンズ、ウィリアム・ジェイ (1873). 「コフィン教授のスケッチ」.ポピュラーサイエンス・マンスリー.
  37. ^ユーマンズ、ウィリアム・ジェイ（1896年）『アメリカにおける科学のパイオニアたち：その生涯と科学研究の記録』D・アップルトン、456ページ。
  38. ^ヘンリー、ジョセフ (1876).スミソニアン協会理事会年次報告書、1875年の運営、支出、および協会の状況を示す。ワシントン：スミソニアン協会。22ページ。
  39. ^クライド、ジョン・カニンガム（1881年）『ジェームズ・H・コフィンの生涯』オハイオ州立大学、104ページ。
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