David Keith (fizyk)

Profesor

Davida Keitha
Obywatelstwo Kanada, Stany Zjednoczone i Wielka Brytania
Alma Mater Uniwersytet w Toronto (1986), MIT (1991)
Kariera naukowa
Pola Fizyka stosowana , energia i klimat
Instytucje Carnegie Mellon University , University of Calgary , Harvard University
Strona internetowa keith .seas .harvard .edu
Wideo zewnętrzne
video icon „Czy możemy ochłodzić planetę?” , Nova , 28 października 2020 r.
video icon „Geoinżynieria słoneczna: polityka publiczna i rozważania geopolityczne” , rozmowa z IIEA , 25 września 2019 r.
video icon na YouTube , PBS NewsHour 27 marca 2019 r. (z animacją SCoPEx)
video icon „Geoinżynieria pacjenta” , rozmowa z Fundacja Long Now , 10 maja 2020 r

David W. Keith jest profesorem fizyki stosowanej im . Gordona McKaya w Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) na Uniwersytecie Harvarda oraz profesorem polityki publicznej w Harvard Kennedy School na Uniwersytecie Harvarda. Wczesny wkład obejmuje opracowanie pierwszego interferometru atomowego (uważanego za główny przełom w fizyce atomowej) oraz spektrometru z transformacją Fouriera używanego przez NASA do pomiaru temperatury atmosferycznej i transferu promieniowania z kosmosu. Specjalista w dziedzinie technologii energetycznych, nauk o klimacie i powiązanych politykach publicznych oraz pionier w dziedzinie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla , Keith jest założycielem i członkiem zarządu Carbon Engineering .

Badania Keitha obejmują wiele dziedzin, w tym ocenę technologii związanych z klimatem i analizę polityki , rozwój technologii, nauki o atmosferze i fizykę. Zdecydowanie opowiada się za badaniami nad podejściem geoinżynieryjnym do przeciwdziałania zmianom klimatycznym, w tym zarówno inżynierią obiegu węgla , jak i podejściem do zarządzania promieniowaniem słonecznym. Podkreśla, że ​​wszystkie ich implikacje naukowe, środowiskowe, geopolityczne, społeczne, psychologiczne i etyczne muszą zostać dokładnie zbadane i zrozumiane, zanim może być sensownym rozważeniem ich możliwego wykorzystania.

Życie osobiste

Keith urodził się w Wisconsin, gdzie jego ojciec, urodzony w Wielkiej Brytanii biolog terenowy i urzędnik Kanadyjskiej Służby Dzikiej Przyrody, Anthony Keith. uczęszczał do szkoły maturalnej. Jego matka, Deborah Gorham, była profesorem historii na Uniwersytecie Carleton . Keith dorastał w Wielkiej Brytanii iw Ottawie w Ontario . Jego macocha była biologiem, podobnie jak jego ojciec. Keith jest obywatelem Kanady, Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii.

Lubił czytać i obserwować ptaki z ojcem, a później zajął się narciarstwem biegowym, wspinaczką skałkową i zimowym biwakowaniem. Zainteresowanie Keitha fizyką wzmocniło się, gdy spędził kilka lat, pracując w laboratorium laserowym fizyka eksperymentalnego Paula Corkuma National Research Council , zaczynając mniej więcej pod koniec szkoły średniej. W 1986 roku Keith ukończył studia licencjackie z fizyki na Uniwersytecie w Toronto .

Rozwinął miłość do Arktyki, kiedy spędził część roku przerwy między studiami licencjackimi i magisterskimi jako asystent naukowy biologa dzikiej przyrody na wyspie Devon w Nunavut . Od tego czasu pływał kajakiem po rzece Yellowknife , wędrował po wyspie Holman i przemierzał na nartach szorstki lód morski z Iglulik do Zatoki Arktycznej .

Kariera akademicka

W 1991 roku Keith uzyskał doktorat z fizyki eksperymentalnej w Massachusetts Institute of Technology . Jako doktorant w MIT, Keith był nadzorowany przez Davida E. Pritcharda . Keith był liderem grupy badawczej, która stworzyła pierwszy działający interferometr atomowy , uważany za wielki przełom w fizyce atomowej. Ta praca była podstawą jego doktoratu. praca magisterska, Interferometr dla atomów (1991). Po osiągnięciu tego sukcesu Keith zdecydował się porzucić fizykę atomową, po części dlatego, że jednym z najbardziej oczywistych zastosowań interferometrii atomowej było budowanie bardzo dokładnych żyroskopów dla okrętów podwodnych przenoszących pociski balistyczne .

Keith był stypendystą podoktoranckim na Uniwersytecie Carnegie Mellon w latach 1991-1992, współpracując z Granger Morgan, aby lepiej zrozumieć niepewność i oceny ekspertów odnoszące się do zmian klimatycznych. Keith został tam adiunktem w 1992 roku, choć pracował głównie gdzie indziej. Otrzymał stypendium National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Global Change Fellowship na lata 1992–1994, którego używał do pracy nad modelowaniem klimatu w National Center for Atmospheric Research (NCAR) w Boulder w Kolorado .

Keith spędził ostatni rok swojego stażu podoktorskiego w NOAA jako naukowiec na Wydziale Nauk o Ziemi i Planetach na Uniwersytecie Harvarda , gdzie pozostał od 1993 do 1999. Pracował z chemikiem atmosfery Jamesem G. Andersonem . Keith był głównym naukowcem w opracowywaniu spektrometru z transformacją Fouriera o wysokiej dokładności radiometrycznej, który był używany przez samolot badawczy NASA ER-2 na dużych wysokościach oraz przez satelitę Arrhenius. Czujniki Keitha wspierały pomiar temperatury atmosferycznej i transferu promieniowania z kosmosu.

Od 1999 roku Keith został adiunktem na Wydziale Inżynierii i Polityki Publicznej na Uniwersytecie Carnegie Mellon. Do 2000 roku Keith i Ph.D. student James Rhodes opracowywał ramy dla tego, co można by nazwać bioenergią z wychwytywaniem i składowaniem dwutlenku węgla (BECCS). Od samego początku Keith wskazywał zarówno na zalety, jak i na obawy związane z możliwymi podejściami do łagodzenia zmiany klimatu.

W 2004 roku Keith został zatrudniony na Uniwersytecie w Calgary , gdzie został profesorem inżynierii chemicznej i petrochemicznej oraz ekonomii, a także kierował Kanadyjską Katedrą Badań nad Energią i Środowiskiem. Keith został dyrektorem Grupy ds. Energii i Systemów Środowiskowych Instytutu Zrównoważonej Energii, Środowiska i Gospodarki (ISEEE) na Uniwersytecie Calgary, interdyscyplinarnej grupy badawczej w ramach ISEEE. Podczas gdy na Uniwersytecie w Calgary, pozostał adiunktem w Carnegie Mellon. W ISEEE Keith starał się budować powiązania między rządem, naukowcami, ekologami i biznesmenami. Zyskał poparcie czterech głównych menedżerów sektora energetycznego, publikując w 2007 roku raport promujący wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla.

Keith później poczuł, że integralność intelektualna organizacji została naruszona. Z dniem 1 września 2011 roku Keith zrezygnował z pracy na Uniwersytecie Calgary. Pozostał adiunktem na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Calgary oraz wizytującym pracownikiem ISEEE.

Również od 2011 roku Keith przyjął stanowisko profesora fizyki stosowanej i polityki publicznej w Kennedy School of Harvard University . W 2017 roku Keith był współzałożycielem wraz z Gernotem Wagnerem z Harvard's Solar Geoengineering Research Program. Od 2019 roku Keith został jedynym dyrektorem, po tym jak Wagner dołączył do wydziału New York University .

Keith prezentował się na spotkaniach Amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk w latach 2000, 2009 i 2013.

Polityka publiczna

Keith był współautorem trzeciego raportu oceniającego IPCC z 2001 r. (rozdziały AR3-WG1, 8 Ocena modelu; AR3-WG3, 4 Potencjał technologiczny i ekonomiczny opcji zwiększania, utrzymywania i zarządzania biologicznymi zbiornikami węgla oraz geoinżynierii). Keith przewodniczył także jednej z trzech grup Międzyrządowego Zespołu Narodów Zjednoczonych ds . Zmian Klimatu (IPCC) i był głównym autorem specjalnego raportu IPCC z 2005 r. na temat wychwytywania i składowania dwutlenku węgla . Zrezygnował z pracy w komisji ds. Piątego Raportu Oceniającego IPCC .

W maju 2005 roku Keith został powołany do federalnego panelu doradczego ds. Strategii naukowej i technologicznej dotyczącej zrównoważonej energii rządu kanadyjskiego. Keith był członkiem Geoinżynieria klimatu: nauka, zarządzanie i niepewność brytyjskiego Towarzystwa Królewskiego , która opracowała raport z 2009 roku. W 2010 roku Keith zeznawał przed komisjami Kongresu USA i parlamentu Wielkiej Brytanii .

Wraz z Kenem Caldeirą Keith zarządzał Funduszem Badań nad Innowacyjną Energią i Klimatem (FICER), założonym przez Billa Gatesa w celu badań nad zmianami klimatycznymi.

Keith był jednym z 18 członków Grupy Zadaniowej ds. Remediacji Klimatu w Waszyngtonie, DC Bipartisan Policy Center (BPC), która opublikowała raport badawczy 4 października 2011 r. Autorzy raportu BPC uważają, że „rząd federalny ( USA ) powinni rozpocząć ukierunkowany i systematyczny program badań nad rekultywacją klimatu”. Od 2021 r. Akademie Narodowe wydały raport na ten sam temat, wspierający solidny plan badawczy i znaczny nadzór, ocenę ryzyka i działania informacyjne oraz opisujące ramy zarządzania możliwymi eksperymentami. Keith postrzega swoje zalecenia dotyczące zarządzania jako „możliwe do podjęcia, stopniowe i dobrze uzasadnione”.

Praca naukowa

Keith napisał o możliwej opłacalności oraz geopolitycznych i etycznych implikacjach wielu podejść do zmian klimatycznych i łagodzenia ich skutków. W 2003 roku on i Alexander Farrell opublikowali komentarz w Science , kwestionując rządowe inicjatywy na rzecz rozwoju pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi wykorzystującymi sprężony wodór . Wodór zwykle pochodzi z ropy naftowej i węgla i wytwarza dwutlenek węgla. W 2004 roku Narodowa Akademia Nauk opublikowała kontrowersyjny artykuł, w którym jego modele komputerowe sugerowały, że ogromne turbiny wiatrowe mogą mieć nieoczekiwany lokalny i globalny wpływ na klimat. Jego argumentem nie było to, że energii wiatrowej nie należy brać pod uwagę, ale raczej to, że należy ją lepiej zrozumieć. Po początkowym sceptycyzmie w latach 2008-2011 co do potencjału energii słonecznej, aby stać się konkurencyjnym, teraz postrzega energię słoneczną jako wiodącego kandydata do dostarczania energii bez ogromnego wpływu na środowisko.

Inżynieria węglowa

W latach 90. i 2000. Keith pracował nad wychwytywaniem i składowaniem CO 2 , rozważając to pod kątem technologii, ekonomii i polityki regulacyjnej w branży energetycznej. Keith podkreśla, że ​​nadrzędnym celem w walce ze zmianami klimatycznymi musi być redukcja emisji dwutlenku węgla. Nadal jednak konieczne będzie przeciwdziałanie skutkom uwolnionego już do atmosfery dwutlenku węgla. W związku z tym uważa, że ​​pożądane jest wielorakie podejście do problemu zmian klimatu, w tym techniki zarządzania zanieczyszczeniami i „podatek od emisji dwutlenku węgla”. Był krytykowany przez grupy ekologiczne, polityków i ludzi biznesu związanych z energią za różne rekomendacje.

Od 2005 roku zespół Keitha z University of Calgary zbudował pięciometrową wieżę, aby przetestować wykonalność usuwania „oczyszczania” CO 2 z powietrza i składowania go pod ziemią. W 2009 roku Keith założył firmę Carbon Engineering , której celem jest rozwój technologii usuwania dwutlenku węgla z powietrza i jego konwersji do czystego CO2 . Po utworzeniu firmy w dużej mierze zaprzestał prowadzenia badań i analiz polityki w tym obszarze, czując, że byłby to konflikt interesów.

W październiku 2015 r. firma Carbon Engineering otworzyła zakład demonstracyjny do bezpośredniego wychwytywania CO 2 z powietrza w Squamish w Kolumbii Brytyjskiej . Firma ma nadzieję wykorzystać dwutlenek węgla wydobyty z powietrza do produkcji wysokoenergetycznego syntetycznego paliwa na bazie węgla, odpowiedniego dla półciężarówek, autobusów i samolotów. Idealnie byłoby, gdyby produkowali paliwo, które jest ekonomiczne, oparte na węglu i neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla. Do sponsorów finansowych Carbon Engineering należą Bill Gates , N. Murray Edwards , Peter J. Thomson, Chevron Corporation , Occidental Petroleum i konglomerat wydobywczy BHP .

Geoinżynieria słoneczna

Keith pracuje nad geoinżynierią słoneczną od 1992 r., kiedy to wraz z Hadi Dowlatabadi opublikowali jedną z pierwszych ocen technologii i jej implikacji politycznych, wprowadzając uporządkowane porównanie kosztów i ryzyka. Keith konsekwentnie argumentował, że geoinżynieria potrzebuje „systematycznego programu badawczego”, aby określić, czy jej podejścia są wykonalne. Keith zaapelował również o międzynarodowe standardy zarządzania i nadzoru nad przebiegiem takich badań.

Keith opublikował kolejny przegląd geoinżynierii w 2000 roku, opisując ją w kategoriach pokusy nadużycia i osadzając geoinżynierię w kontekście powojennej historii kontroli pogody . W tamtym czasie geoinżynieria była „głęboko kontrowersyjna” i rzadko się o niej mówiło. Od tego czasu zainteresowanie tą dziedziną wzrosło i jest ona bardziej otwarcie dyskutowana.

Powiązane publikacje obejmują:

  • w 2010 r. sposób zmniejszenia ilości siarki potrzebnej do zadanego wymuszenia radiacyjnego ;
  • w 2010 r. propozycja samolewitujących cząstek fotoforetycznych , które mogłyby ograniczyć utratę ozonu ;
  • w 2011 współautor pierwszego zakrojonego na szeroką skalę badania opinii publicznej na temat geoinżynierii ;
  • w 2012 r. pierwsza analiza ilościowa „nierówności regionalnych” „ zarządzania promieniowaniem słonecznym ”;
  • był promotorem pierwszego doktoratu z ekonomii. skupić się na geoinżynierii i wraz ze swoim studentem Moreno-Cruzem w 2012 roku opublikował analizę ekonomiczną „optymalnych” decyzji w warunkach niepewności wyniku.
  • w 2013 r. zaproponował system dwuprogowy, który łączy „moratoria wdrażania” ze ścieżką regulowania badań „na małą skalę” (sic!);

Sprawa inżynierii klimatycznej

W 2013 roku Keith opublikował A Case for Climate Engineering , dostarczając „jasnego i przystępnego przeglądu” „kontrowersyjnej technologii”. Książka jest opisana jako przydatny punkt wyjścia do dyskusji, szczególnie na temat wstrzykiwania aerozolu do stratosfery , a mniej do innych podejść do geoinżynierii. „Argumenty zawarte w książce są jasne i otwarcie mówią o wielu problemach wynikających z pozycji, której broni”. Inny recenzent docenił umiejętność Keitha do omawiania problemów „prostym językiem zrozumiałym dla każdego czytelnika” oraz jego obiektywizm, gdy „omawia swój własny wewnętrzny dylemat” i „naraża czytelnika na przeciwstawne poglądy”.

Czołowy naukowiec od dawna zaniepokojony zmianami klimatu, Keith nie oferuje naiwnej propozycji łatwego rozwiązania tego, co jest być może najtrudniejszym pytaniem naszych czasów; inżynieria klimatyczna nie jest srebrną kulą. Twierdzi jednak, że po dziesięcioleciach, w których osiągnięto bardzo niewielki postęp w ograniczaniu emisji dwutlenku węgla, musimy postawić tę technologię na stole i rozważyć ją odpowiedzialnie.

Książka przyciągnęła uwagę Stephena Colberta , a Keith pojawił się 9 grudnia 2013 r. w części The Colbert Report , aby omówić swój geoinżynieryjny pomysł na spowolnienie zmian klimatu poprzez rozpylanie odblaskowych cząstek w górnych warstwach atmosfery. Keith opisał możliwość rozmieszczenia samolotów w celu uwolnienia ton kwasu siarkowego do atmosfery, co, jak swobodnie przyznał, „byłoby całkowicie niedoskonałym rozwiązaniem technicznym… Ale może faktycznie uratować ludzi i być użyteczne”. Colbert był sceptyczny. Krytycy tego pomysłu to także geofizyk z University of Chicago, Raymond Pierrehumbert , który nazwał ten pomysł „dzikim, całkowicie, wyjącym, szalonym szczekaniem” oraz redakcja USA Today .

ZAKRES

Keith pracował początkowo z chemikiem atmosferycznym Jamesem G. Andersonem, a później z głównym badaczem Frankiem Keutschem w projekcie SCoPEx dotyczącym „przyciemniania słońca” , aby zbadać potencjał zasiewania stratosfery cząstkami odbijającymi światło, które kierowałyby światło słoneczne z dala od ziemi. Pomysł został zainspirowany wydarzeniami naturalnymi, takimi jak erupcja wulkanu Pinatubo , która uwolniła siarkę i inne cząsteczki do powietrza i spowodowała spadek temperatur na całym świecie.

Modele komputerowe sugerują, że podejście oparte na dyspersji cząstek może zmniejszyć moc słoneczną i temperaturę otoczenia. Proponowane rodzaje cząstek obejmują dwutlenek siarki , pył diamentowy , tlenek glinu i kalcyt lub inne formy węglanu wapnia . Główne obawy związane z takim podejściem obejmują pytania, jak długo cząstki pozostaną w stratosferze, w jaki sposób mogą wchodzić w interakcje z innymi składnikami atmosfery i czy zwiększą zanieczyszczenie, spowodują zagrożenie dla zdrowia ludzi lub będą miały inne negatywne skutki ekologiczne.

Wczesnym krokiem w projekcie byłby mały test z użyciem balonu w celu uwolnienia niewielkiej ilości – być może kilograma – substancji chemicznej do stratosfery. Badając efekty lokalne, naukowcy mogli lepiej zrozumieć, w jaki sposób zachowywałyby się cząstki i stratosfera, aby lepiej ocenić wykonalność i ryzyko związane z tym pomysłem. Czujniki przymocowane do gondoli balonu mogą mierzyć współczynnik odbicia cząstek, stopień rozproszenia lub koalescencji pióropusza oraz interakcje z innymi składnikami atmosfery. Gdyby został przeprowadzony, byłby to jeden z pierwszych oficjalnych eksperymentów związanych z geoinżynierią przeprowadzanych poza laboratorium.

Propozycja z 2012 roku przeprowadzenia takiego testu w Nowym Meksyku , uwalniającego siarczany w niższych warstwach stratosfery, została wycofana. W 2020 roku lokalizacja innego proponowanego testu z użyciem węglanu wapnia została przesunięta z południowo-zachodniego USA do Szwecji, w pobliżu koła podbiegunowego. W lutym 2021 r. plany wystrzelenia balonu stratosferycznego z centrum kosmicznego Esrange w Laponii w Kirunie spotkały się ze sprzeciwem Szwedów, którzy napisali gorący list do Pera Bolunda , szwedzkiego ministra środowiska i Szwedzkiej Korporacji Kosmicznej (SSC). Ten ostatni powiedział: „Lot zostanie wykonany tylko pod warunkiem, że będzie zgodny z przepisami krajowymi i międzynarodowymi. Trwa proces sprawdzania, czy ten lot jest zgodny z prawem i etycznie odpowiedni. Na dzień dzisiejszy nie wiemy, czy będzie lot czy nie”. W dniu 31 marca 2021 r. SSC „poinformowało, że postanowiło nie przeprowadzać testu technicznego” w obliczu sprzeciwu ze strony lokalnych reniferów Lapończyków i innych grup ekologicznych, takich jak Szwedzkie Towarzystwo Ochrony Przyrody , które uznały techniki za „zbyt niebezpieczne”. kiedykolwiek być używany”.

Nagrody

Głoska bezdźwięczna

Keith jest częstym mówcą i prezenterem. Między innymi podzielił się swoimi przemyśleniami na forum TED w 2007 r., pojawił się na Discovery Channel w 2008 r., brał udział w panelu dotyczącym wyzwań XXI wieku w Królewskim Towarzystwie Geograficznym w 2009 r., udzielił wywiadu dla BBC News HARDTalk w 2011 r. i pojawił się w filmie dokumentalnym Nova o geoinżynierii, który został wyemitowany 28 października 2020 r.

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=David_Keith_(fizyk)&oldid=1107570373 ”