Дэвид Кейт (физик) - David Keith (physicist)

Профессор

Дэвид Кейт
Гражданство Канада, США и Великобритания
Альма-матер Университет Торонто (1986), Массачусетский технологический институт (1991)
Научная карьера
Поля Прикладная физика , энергия и климат
Учреждения Университет Карнеги-Меллона , Университет Калгари , Гарвардский университет
Веб-сайт keith .seas .harvard .edu
Внешнее видео
значок видео Можем ли мы охладить планету? , НОВА , 28 октября 2020 г.
значок видео Солнечная геоинженерия: государственная политика и геополитические соображения , беседа с IIEA , 25 сентября 2019 г.
значок видео По мере того, как планета нагревается, ученые изучают «далекие» способы сокращения выбросов CO2 в атмосфере на YouTube , PBS NewsHour, 27 марта 2019 г. (с анимацией SCoPEx)
значок видео Геоинженерия для пациентов , Talk to the Long Now Foundation , 10 мая 2020 г.

Дэвид У. Кит является Гордон Маккей профессор прикладной физики для Гарвардского университета «s Полсона школы инженерных и прикладных наук (SEAS) и профессор государственной политики на школе Кеннеди Гарвардского университета в Гарвардском университете . Ранний вклад включает разработку первого атомного интерферометра (который считается крупным прорывом в атомной физике) и спектрометра с преобразованием Фурье, используемого НАСА для измерения температуры атмосферы и переноса излучения из космоса. Кейт, специалист по энергетическим технологиям, климатологии и соответствующей государственной политике, а также пионер в области улавливания и хранения углерода , является основателем и членом правления Carbon Engineering .

Исследования Кейта охватывают множество областей, включая оценку технологий, связанных с климатом, и анализ политики , развитие технологий, науки об атмосфере и физику. Он решительно выступает за исследования подходов к геоинженерии для решения проблемы изменения климата, включая как инженерию углеродного цикла, так и подходы к управлению солнечным излучением.Он подчеркивает, что их научные, экологические, геополитические, социальные, психологические и этические последствия должны быть тщательно изучены и поняты, прежде чем это произойдет. может быть содержательное рассмотрение их возможного использования.

Личная жизнь

Кейт родился в Висконсине, где его отец, полевой биолог британского происхождения и государственный служащий Канадской службы охраны природы по имени Энтони Кейт. учился в аспирантуре. Его мать, Дебора Горхэм, была профессором истории в Карлтонском университете . Кейт вырос в Великобритании и в Оттаве , Онтарио . Его мачеха была биологом, как и его отец. Кейт является гражданином Канады, США и Великобритании.

Вместе с отцом он любил читать и наблюдать за птицами, а позже занялся беговыми лыжами. скалолазание и зимний кемпинг. Интерес Кейта к физике усилился после того, как он провел несколько летних месяцев в лазерной лаборатории физика-экспериментатора Пола Коркума при Национальном исследовательском совете , начиная примерно с конца средней школы. В 1986 году Кейт получил степень бакалавра физики в Университете Торонто .

Он полюбил Арктику, когда провел часть учебного года между студентами и аспирантами в качестве научного сотрудника биолога дикой природы на острове Девон в Нунавуте . С тех пор он плавал на каноэ по реке Йеллоунайф , путешествовал пешком по острову Холмана и пересек на лыжах неровный морской лед от Иглулика до Арктического залива .

Академическая карьера

В 1991 году Кейт получил докторскую степень в Массачусетском технологическом институте в области экспериментальной физики. Будучи докторантом Массачусетского технологического института, Кейт находился под руководством Дэвида Э. Причарда . Кейт был лидером исследовательской группы, создавшей первый рабочий атомный интерферометр , который считается крупным прорывом в атомной физике. Эта работа легла в основу его докторской диссертации. докторская диссертация, Интерферометр для атомов (1991). Добившись этого успеха, Кейт решил оставить атомную физику, отчасти потому, что одним из наиболее очевидных приложений атомной интерферометрии было создание высокоточных гироскопов для подводных лодок с баллистическими ракетами .

Кейт работал докторантом в Университете Карнеги-Меллона с 1991 по 1992 год, работая с Грейнджер Морган, чтобы лучше понять неопределенность и экспертные суждения, касающиеся изменения климата. Кейт стал там адъюнкт-профессором в 1992 году, хотя работал в основном в другом месте. Он получил стипендию Национального управления по исследованию океанов и атмосферы (NOAA) по глобальным изменениям на 1992–1994 годы, которую он использовал для работы над моделированием климата в Национальном центре атмосферных исследований (NCAR) в Боулдере, штат Колорадо .

Кейт провел последний год своего постдока NOAA в качестве ученого-исследователя в отделе наук о Земле и планетах Гарвардского университета, где он оставался с 1993 по 1999 год. Он работал с химиком атмосферы Джеймсом Дж. Андерсоном . Кейт был ведущим ученым в разработке спектрометра с преобразованием Фурье с высокой радиометрической точностью, который использовался на высотном исследовательском самолете НАСА ER-2 и на спутнике Arrhenius. Датчики Кита поддерживали измерение температуры атмосферы и передачи излучения из космоса.

С 1999 года Кейт стал доцентом кафедры инженерии и государственной политики Университета Карнеги-Меллона. К 2000 году Кейт и доктор философии студент Джеймс Роудс разрабатывал основу для так называемой биоэнергетики с улавливанием и хранением углерода (BECCS). С самого начала Кейт указывал как на преимущества, так и на опасения по поводу возможных подходов к смягчению последствий изменения климата.

В 2004 году Кейт был принят на работу в Университет Калгари , где он стал профессором химической и нефтяной инженерии и экономики, а также руководил кафедрой Канадских исследований в области энергетики и окружающей среды. Кейт стал директором группы по энергетическим и экологическим системам Института устойчивой энергетики, окружающей среды и экономики (ISEEE) Университета Калгари, междисциплинарной исследовательской группы в рамках ISEEE. Во время учебы в Университете Калгари он оставался адъюнкт-профессором в Карнеги-Меллон. В ISEEE Кейт стремился наладить связи между правительством, учеными, экологами и бизнесменами. Он заручился поддержкой четырех крупных руководителей энергетического сектора, опубликовав отчет за 2007 год, посвященный улавливанию и хранению углерода.

Позже Кейт почувствовал, что интеллектуальная целостность организации оказалась под угрозой. С 1 сентября 2011 года Кейт ушел из Университета Калгари. Он оставался адъюнкт-профессором на факультете физики и астрономии Университета Калгари и приглашенным научным сотрудником в ISEEE.

Кроме того, как в 2011 году Кит принял профессора в прикладной физике и государственной политики в школе Кеннеди в Гарвардском университете . В 2017 году Кейт вместе с Гернотом Вагнером был одним из основателей и со-директором Гарвардской программы исследований солнечной геоинженерии. С 2019 года Кейт стал единственным директором после того, как Вагнер перешел на факультет Нью-Йоркского университета .

Кейт представлял на собраниях Национальной академии наук США в 2000, 2009 и 2013 годах.

Публичная политика

Кейт был соавтором Третьего оценочного отчета МГЭИК 2001 г. (главы AR3-WG1, 8 Model Evaluation; AR3-WG3, 4 Технологический и экономический потенциал вариантов для улучшения, поддержания и управления биологическими резервуарами углерода и геоинженерии). Кит также возглавлял одну из трех групп для Организации Объединенных Наций " Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) и был ведущим автором 2005 года Специальный доклад МГЭИК по двуокисью углерода , улавливания и хранения . Он ушел из комитета по Пятому оценочному докладу МГЭИК .

В мае 2005 года Кейт был назначен в федеральную консультативную группу по стратегии правительства Канады в области науки и технологий в области устойчивой энергетики. Кейт был членом рабочей группы « Геоинженерия климата: наука, управление и неопределенность » Королевского общества Великобритании , которая подготовила отчет за 2009 год. В 2010 году Кейт давал показания перед комитетами Конгресса США и Парламента Великобритании .

Вместе с Кеном Калдейрой Кейт руководил Фондом инновационных исследований в области энергетики и климата (FICER), созданным Биллом Гейтсом для исследований в области изменения климата.

Кейт был одним из 18 членов Рабочей группы Вашингтонского центра двусторонней политики (BPC) по восстановлению климата, которая 4 октября 2011 г. опубликовала исследовательский отчет. Авторы отчета BPC полагают, что «федеральное правительство (США) следует приступить к целенаправленной и систематической программе исследований по восстановлению климата ". По состоянию на 2021 год национальные академии выпустили отчет по той же теме, поддерживая надежный план исследований и существенные усилия по надзору, оценке рисков и информированию общественности, а также описывая структуру управления возможными экспериментами. Кейт считает его рекомендации по корпоративному управлению «действенными, поэтапными и хорошо аргументированными».

Научная работа

Кейт писал о возможной рентабельности и геополитических и этических последствиях многих подходов к изменению климата и смягчению его последствий. В 2003 году он и Александр Фаррелл опубликовали в Science комментарий, в котором ставят под сомнение правительственные инициативы по разработке транспортных средств на топливных элементах, использующих сжатый водород . Водород, как правило, получают из нефти и угля и производит углекислый газ. В 2004 году Национальная академия наук опубликовала противоречивую статью, в которой его компьютерные модели предполагали, что массивные турбины ветряных электростанций могут иметь неожиданные локальные и глобальные воздействия на климат. Его аргумент заключался не в том, что энергию ветра не следует рассматривать, а в том, что ее необходимо лучше понять. После раннего скептицизма в 2008-2011 годах относительно потенциала солнечной энергии для повышения конкурентоспособности, теперь он считает солнечную энергию ведущим претендентом на получение энергии без огромного воздействия на окружающую среду.

Углеродная инженерия

В 1990-е и 2000-е годы Кейт работал над улавливанием и хранением CO 2 , рассматривая его с точки зрения технологий, экономики и политики регулирования в энергетической отрасли. Кейт подчеркивает, что основной целью борьбы с изменением климата должно быть сокращение выбросов углерода. Однако по-прежнему необходимо будет противодействовать воздействию углекислого газа, который уже выброшен в атмосферу. Поэтому он считает желательными несколько подходов к проблеме изменения климата, включая методы борьбы с загрязнением и «налог на выбросы углерода». За различные рекомендации он подвергался критике со стороны экологических групп, политиков и бизнесменов, связанных с энергетикой.

В 2005 году команда Кита из Университета Калгари построила пятиметровую башню, чтобы проверить возможность удаления «скрабового» CO 2 из воздуха и его хранения под землей. В 2009 году Кейт основал компанию Carbon Engineering , которая занимается разработкой технологий удаления двуокиси углерода из воздуха и ее преобразования в чистый CO 2 . Создав компанию, он в основном прекратил проводить исследования и анализ политики в этой области, считая, что это может вызвать конфликт интересов.

В октябре 2015 года компания Carbon Engineering открыла демонстрационный завод по прямому улавливанию CO2 в воздухе в Сквамише, Британская Колумбия . Компания надеется использовать углекислый газ, извлеченный из воздуха, для производства высококалорийного синтетического топлива на основе углерода, подходящего для полуфабрикатов, автобусов и самолетов. В идеале они хотели бы производить топливо, которое было бы экономичным, углеродным и углеродно-нейтральным. Финансовыми спонсорами Carbon Engineering являются Билл Гейтс , Н. Мюррей Эдвардс , Питер Дж. Томсон, Chevron Corporation , Occidental Petroleum и горнодобывающий конгломерат BHP .

Солнечная геоинженерия

Кейт работает в области солнечной геоинженерии с 1992 года, когда он и Хади Довлатабади опубликовали одну из первых оценок технологии и ее последствий для политики, представив структурированное сравнение затрат и рисков. Кейт последовательно утверждал, что геоинженерия нуждается в «систематической исследовательской программе», чтобы определить, осуществимы ли ее подходы. Кейт также призвал к международным стандартам управления и надзора за тем, как такие исследования могут проводиться.

Кейт опубликовал еще один обзор геоинженерии в 2000 году, описывая его с точки зрения морального риска и рассматривая геоинженерию в контексте послевоенной истории управления погодой . В то время геоинженерия была «очень спорной» и редко обсуждалась. С тех пор интерес к этой области возрос, и ее обсуждают более открыто.

Связанные публикации включают:

  • в 2010 г. - метод уменьшения количества серы, необходимого для данного радиационного воздействия ;
  • в 2010 г. - предложение о самолевитирующих фотофоретических частицах, которые могут ограничить потерю озона ;
  • в 2011 году он стал соавтором первого крупномасштабного исследования общественного мнения о геоинженерии ;
  • в 2012 году проведен первый количественный анализ «регионального неравенства» в « управлении солнечной радиацией »;
  • под его руководством была первая кандидатская диссертация по экономике. сосредоточиться на геоинженерии, и вместе со своим учеником Морено-Круз в 2012 году опубликовал экономический анализ «оптимальных» решений в условиях неопределенности результата.
  • в 2013 году он предложил двухпороговую систему, которая сочетает «мораторий на развертывание» с возможностью регулирования «мелкомасштабных» (sic) исследований;

Аргументы в пользу климатической инженерии

В 2013 году Кейт опубликовал «Случай в пользу инженерии климата» , в котором был дан «ясный и доступный обзор» «спорной технологии». Книга описывается как полезная отправная точка для дискуссий, особенно в отношении закачки стратосферных аэрозолей и, в меньшей степени, для других подходов к геоинженерии. «Аргументы книги ясны, и в ней открыто говорится о многих проблемах, которые возникают в связи с отстаиваемой ею позицией». Другой рецензент высоко оценил способность Кита обсуждать проблемы «простым языком, понятным любому читателю» и его объективность, поскольку он «обсуждает свою внутреннюю дилемму» и «подвергает читателя противоположным взглядам».

"Ведущий ученый, давно озабоченный проблемой изменения климата, Кейт не предлагает наивного предложения по легкому решению, возможно, самого сложного вопроса нашего времени; климатическая инженерия - не серебряная пуля. Но он утверждает, что после десятилетий, в течение которых был достигнут очень небольшой прогресс, были сделаны для сокращения выбросов углерода, мы должны поставить эту технологию на стол и отнестись к ней ответственно ».

Книга привлекла внимание Стивена Колберта , и 9 декабря 2013 года Кейт выступил в сегменте The Colbert Report, чтобы обсудить свою геоинженерную идею по замедлению изменения климата путем распыления отражающих частиц в верхние слои атмосферы. Кейт описал возможность использования самолетов для выброса тонны серной кислоты в атмосферу, что, как он открыто признал, «было бы совершенно несовершенным техническим решением ... Но на самом деле это могло бы спасти людей и быть полезным». Колберт был настроен скептически. Критики этой идеи также включают геофизика из Чикагского университета Раймонда Пьер-Эмбера, который назвал идею «безумным, безумным, воющим лаем», и редакционной коллегией USA Today .

SCoPEx

Первоначально Кейт работал с химиком атмосферы Джеймсом Дж. Андерсоном, а затем с главным исследователем Фрэнком Койчем в проекте «затемнения солнца» SCoPEx , чтобы изучить возможность засеивания стратосферы отражающими частицами, которые будут направлять солнечный свет от Земли. Идея была вдохновлена ​​природными событиями, такими как извержение вулкана на горе Пинатубо , в результате которого сера и другие частицы попали в воздух и снизились температуры во всем мире.

Компьютерные модели предполагают, что метод рассеивания частиц может снизить мощность солнечной энергии и температуру окружающей среды. Предлагаемые типы частиц включают диоксид серы , алмазную пыль, оксид алюминия и кальцит или другие формы карбоната кальция . Основные проблемы для такого подхода включают вопросы о том, как долго частицы будут оставаться в стратосфере, как они могут взаимодействовать с другими компонентами атмосферы и будут ли они увеличивать загрязнение, вызывать ли риски для здоровья людей или иметь другие негативные экологические последствия.

Первым шагом в проекте будет небольшое испытание с использованием воздушного шара для выброса небольшого количества - возможно, килограмма - химического вещества в стратосферу. Изучая местные эффекты, ученые могли бы лучше понять, как будут вести себя частицы и стратосфера, чтобы лучше оценить осуществимость идеи и риски. Датчики, прикрепленные к гондоле воздушного шара, могут измерять отражательную способность частиц, степень дисперсии или слияния шлейфа и взаимодействие с другими компонентами атмосферы. Если он будет проведен, это будет один из первых официальных экспериментов, связанных с геоинженерией, который будет проводиться вне лаборатории.

Предложение 2012 года провести такое испытание в Нью-Мексико , высвободившее сульфаты в нижнюю стратосферу, было снято. В 2020 году место другого предложенного испытания с использованием карбоната кальция было перенесено с юго-запада США в Швецию, недалеко от полярного круга. В феврале 2021 года , планирует запустить стратосферного сеялка шар из Кируна «s Эсрейндж Космический центр в Лапландии врезался в оппозицию со шведами , который написал подогреваемый письмо Пер Болунд , шведского министра окружающей среды и Шведской космической корпорации (SSC). Последний сказал: «Полет будет проводиться только при условии, что он соответствует национальным и международным правилам. Процесс определения того, является ли этот рейс юридическим и этически приемлемым, продолжается. На сегодняшний день мы не знаем, будет ли полет или нет ". На 31 марта 2021 года SSC « сказал он принял решение не проводить техническую проверку» в лице оппозиции со стороны местных саамских оленеводов пастухов и других экологических групп , такими как Шведское общество охраны природы , который считал , что методы «слишком опасно когда-либо использоваться ".

Награды

СМИ

Кейт - частый оратор и ведущий. Среди прочего, он поделился своими мыслями на форуме TED в 2007 году, был представлен на канале Discovery в 2008 году, участвовал в дискуссии по проблемам 21 века в Королевском географическом обществе в 2009 году, дал интервью BBC News HARDTalk в 2011 году, и появился в документальном фильме NOVA о геоинженерии, который вышел в эфир 28 октября 2020 года.

использованная литература