《Resources, Conservation and Recycling》：Greenhouse gas emissions of subsea telecommunications cables: A comparative study of trans-Atlantic and trans-Pacific systems
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海底电缆对于国际数据交换至关重要。然而，针对海底电缆系统的生命周期评估（LCA）仍然十分稀缺，这在理解此类系统以及更广泛的全球电信网络的气候影响方面留下了关键空白。本研究依托一种独特的行业合作模式，对跨大西洋和跨太平洋海底电缆开展了全面的生命周期评估，量化了从
海底电缆对于国际数据交换至关重要。然而，针对海底电缆系统的生命周期评估（LCA）仍然十分稀缺，这在理解此类系统以及更广泛的全球电信网络的气候影响方面留下了关键空白。本研究依托一种独特的行业合作模式，对跨大西洋和跨太平洋海底电缆开展了全面的生命周期评估，量化了从摇篮到坟墓的温室气体（GHG）排放，涵盖制造、安装、运营及寿命终止管理各阶段。研究结果表明，跨大西洋数据传输的温室气体排放强度为0.182–0.364 gCO?e/(Pb·km)，跨太平洋为0.236–0.472 gCO?e/(Pb·km)。其中约50%的排放与船用燃料相关。安装阶段约占生命周期排放的一半，而运营阶段因不同容量和电网位置呈现出高度变异性。研究结果显示出近几十年来运营效率的显著提升，同时强调了为工业和政策制定者制定更全面气候战略的机遇。
**论文解读：跨大洋海底通信电缆全生命周期温室气体排放的首次综合评估**
**一、研究背景与问题**
海底电缆是全球互联网与国际通信的骨干基础设施，承载着超过99%的国际数据流量，其规模与可靠性是卫星通信所无法企及的。随着人工智能（AI）、5G和云计算的快速扩张，全球对海底电缆容量的需求正以前所未有的速度增长：国际带宽在2020至2024年间增长超过两倍，达到约6.4 petabits per second (Pbps)。在此背景下，全球海底电缆市场规模预计到2034年将达到550亿美元，截至2026年6月已有至少14条跨大西洋和19条跨太平洋海底电缆系统在役。
然而，尽管数字基础设施的能源消耗与排放日益成为重大环境关切，海底电缆系统在碳核算框架中却基本缺失。电缆在整个生命周期中——从原材料提取、制造、安装到运营、维护和退役——都会产生温室气体（GHG）排放，这些影响因高能耗的海上部署以及通常由化石燃料电力驱动的电缆登陆站（CLS）和中继器而进一步加剧。然而，现有研究存在显著不足：只有一项由Eriksson前员工完成的硕士论文（Donovan, 2009）对跨大西洋电缆进行了综合生命周期评估（LCA），但该研究数据已超过15年，无法反映现代电缆技术、不断演进的行业实践以及多样化海洋环境中的部署情况。此外，行业结构复杂，制造、安装和维护主要由少数专业公司承担，其中部分公司未采纳更广泛ICT部门的碳披露实践，加之数据隐私顾虑，使得评估工作更加困难。因此，迫切需要一项基于最新数据、具有代表性且公开透明的综合评估，以弥补这一关键空白。
**二、研究内容与结论**
针对上述问题，研究人员与多家海底通信电缆行业公司建立了独特的合作伙伴关系，通过互联网协会基金会资助及与SubOptic基金会的合作，历时四年多，与四个工作组的利益相关者合作，评估了海洋作业、电缆制造、CLS运营以及寿命终止回收与再利用的数据。该合作模式使研究人员能够大幅扩展并验证行业数据收集，一位作者在保密协议下整理和平均来自竞争公司的私有数据。这一方法的结果是一份具有代表性、最新且充分匿名的数据清单，能够更准确地反映当今电缆系统的实际状况，同时不损害任何参与伙伴的隐私和竞争力。研究对跨大西洋和跨太平洋两个通用电缆系统进行了从摇篮到坟墓的生命周期评估，涵盖规划、制造、安装、运营维护（O&M）和退役五个阶段，功能单位（FU）定义为通过1公里海底电缆传输1 petabit数据（1 Pb·km）。
研究得出以下核心结论：跨大西洋系统数据传输的温室气体排放为0.182–0.364 gCO?e/(Pb·km)，跨太平洋系统为0.236–0.472 gCO?e/(Pb·km)；安装阶段占生命周期排放的主导地位（跨大西洋约43.4%，跨太平洋约50.4%），其中约50%的排放与船用燃料相关；运营与维护阶段呈现高度变异性（跨大西洋34.6%，跨太平洋26.9%），主要受CLS电力消耗和电网位置影响；制造阶段为第三大排放贡献者（跨大西洋15.5%，跨太平洋17.5%），碳密集型金属（钢和铜）的使用是主要原因；规划阶段影响最小，退役阶段因材料回收产生适度负排放。总体而言，跨大西洋系统的每公里总排放量高于跨太平洋系统。该研究发表在《Resources, Conservation and Recycling》期刊上，提供了首个跨大洋海底电缆系统的公开对比评估，为ICT行业碳核算和脱碳策略提供了科学基础。
**三、主要关键技术方法**
研究人员采用的主要技术方法包括：（1）遵循ISO 14040:2006和14044:2006框架的生命周期评估（LCA）方法，整合公开排放因子与主要电缆制造商的输入数据；（2）well-to-wake（井到航行）燃料排放核算方法，基于国际清洁交通委员会（ICCT）的中速柴油发动机排放因子，假设船用轻柴油（MGO）和重燃料油（HFO）按1:1混合；（3）行业合作数据收集模式，通过四个工作组（海洋作业、电缆制造、CLS运营、寿命终止回收）和保密协议收集并平均化竞争企业的私有数据，并在行业会议上进行准确性审查；（4）基于区域排放因子加权CLS分布的运营排放估算方法，收集了27个CLS（跨大西洋10个涉及3个国家，跨太平洋17个涉及4个国家）的计量电力数据；（5）退役阶段的海上回收与材料回收耦合子模型，基于行业回收率情景评估净排放。研究数据来源包括TeleGeography和Submarine Networks（截至2026年6月）、ICCT排放因子数据库以及4家公司25个跨大西洋项目和2家公司15个跨太平洋项目的材料数据。
**四、研究结果**
**4.1 海底电缆系统的温室气体排放**
研究结果显示，典型跨大西洋电缆的生命周期GHG排放为0.182–0.364 gCO?e/(Pb·km)（基于15%和30%点亮容量上下限估算）。实际而言，通过海底电缆跨大西洋传输1 petabyte数据约产生1.2–2.4 kg CO?e（代表性长度6607 km）。跨太平洋传输为0.236–0.472 gCO?e/(Pb·km)，每petabyte约3.3–6.6 kg CO?e（代表性距离14,025 km）。总生命周期排放方面，跨大西洋系统为99,409 tCO?e，跨太平洋系统为156,392 tCO?e。通过阶段贡献分析得出：安装阶段是最大贡献者（43.4%和50.4%），主要源于专用船舶和重船用燃料消耗；O&M阶段跨大西洋（34.6%）高于跨太平洋（26.9%），归因于跨大西洋系统新建的大容量CLS数量和耗电量；制造阶段为第三大贡献者（15.5%和17.5%），碳密集型金属（钢和铜）是主因。敏感性分析证实了这些发现。
**4.2 跨大西洋和跨太平洋电缆网络整体评估**
研究将典型电缆模型应用于41条在役及规划中的电缆（14条跨大西洋和27条跨太平洋），从总排放、基础设施效率和运营效率三个维度进行分析。自2015年以来两个区域容量均快速增长，跨太平洋区域增长更陡峭（预计2027年超过3000 Tbps）。O&M阶段在总排放中占比最高且变异性最大，安装阶段次之。中位GHG排放方面，跨大西洋电缆在30%和15%点亮容量假设下分别为1.22和2.4 tCO?e/(Pb·km)，跨太平洋为0.7和1.5 tCO?e/(Pb·km)。然而，当今新建的典型电缆显示跨大西洋（0.18–0.36 gCO?e/(Pb·km)）比跨太平洋（0.24–0.47 gCO?e/(Pb·km)）更具碳效率，主要归因于近年跨大西洋光纤电缆数据传输容量的显著提升。
**4.3 回收**
在近100%回收率假设下（减去国家水域内铺设部分），跨大西洋电缆平均每公里回收和再循环可产生626 kgCO?e的净减排；但若仅拆除而不回收，则每公里净排放491.4 kgCO?e。跨太平洋电缆回收时每公里净减排527.5 kgCO?e；不回收时每公里净排放378.6 kgCO?e。这强调了确保回收电缆得到适当再循环以实现气候效益的关键重要性。
**五、讨论与结论**
讨论部分与既有研究对比发现：跨太平洋电缆平均比跨大西洋碳强度高约0.054–0.108 gCO?e/(Pb·km)，总生命周期排放高45,410 tCO?e。当前估算远低于2009年报告的700 gCO?e/(Pb·km)，主要归因于更高带宽容量以及更清洁的船舶和电力能源。两个网络年排放合计约30万tCO?e，每个系统总生命周期排放仅为5000 kW欧盟数据中心的15–23%。制造阶段中原材料提取和加工占主导（70–80%），制造电力仅占15–20%。局限方面，系统边界排除了中继器和终端设备的隐含排放，可能导致轻微低估；固定的点亮容量假设与实际动态利用之间存在不确定性。脱碳机遇方面，安装和制造合计占总排放80%以上，低碳船用燃料（如生物燃料或绿色氢）、低碳材料（再生铜、低排放钢、生物基聚合物）、可再生能源电力以及提高点亮容量和带宽均可有效降低排放。政策层面，支持采用海底电缆项目生命周期碳核算框架，促进循环经济实践和专业化电缆回收设施建设。
研究结论指出：本研究提供了首个跨大洋海底电缆系统GHG排放的综合对比评估；电缆安装是排放最密集的阶段，其次是O&M和制造；采用更清洁的船用燃料可显著帮助脱碳；点亮容量假设强烈影响数据交付的碳强度；电缆回收提供显著的潜在排放节约。核心发现是海底数据传输的气候影响显著低于此前假设，这有助于重新校准ICT部门排放计算。海底电缆与移动和卫星系统形成鲜明对比（后者排放显著更高），这对非洲和大洋洲部分地区的基础设施选择尤为重要，也为公司和政策制定者提供了将海底电缆纳入全球网络脱碳战略的依据。将LCA视角嵌入海底电缆的规划、运营和寿命终止管理，对于数字基础设施行业与全球脱碳目标保持一致至关重要。
