不同于往年，去年12月底的中國沒有白雪寒風，人們拿出夏日短褲，在艷陽的陪伴下度過了圣誕佳節(jié)。世界氣象組織（WMO）的報告指出，2016年氣溫比工業(yè)化前高出1.2度；糧農(nóng)組織（FAO）也提及，天氣造成的農(nóng)業(yè)和糧食安全損害影響了近6,000萬人之多。如跨政府氣候變遷小組（IPCC）所述，年平均溫升高將減弱糧食的供給能力，進而影響糧食價格；而氣候發(fā)生的頻率增加，也將影響糧食生產(chǎn)與供應的穩(wěn)定性。因應氣候變遷，農(nóng)業(yè)應有相應措施，借資料科學方法搜集農(nóng)業(yè)資料，透過資料分析提供協(xié)助、提升作物質(zhì)量的農(nóng)務建議，已是趨勢。然而，問題在于針對當前的氣候現(xiàn)象，究竟該如何搜集資料、搜集哪些資料、進行什么樣的分析，才有助于解決農(nóng)業(yè)問題？更精確的說，該如何解決中國目前面對的農(nóng)業(yè)問題？對于看天吃飯的農(nóng)夫來說，作物生長與天氣息息相關，掌握氣候變化與經(jīng)驗，就更能調(diào)適與采取相應措施。經(jīng)驗豐富的農(nóng)夫可以從云層移動、氣溫氣壓的改變察覺氣象變化，但不是所有人都有這種能力，大多數(shù)的農(nóng)夫仍須仰賴氣象資訊，甚至親自巡田，確認農(nóng)地區(qū)域的氣候狀況。中國山多、地形差異大，農(nóng)地的氣候變化狀況尤其復雜。氣象預報=農(nóng)業(yè)氣象嗎？
彭女士是住在廈門板橋的假日農(nóng)夫，家族在同安新埔的山坡有一塊農(nóng)地，多年來與家人一同照料這塊區(qū)域。剛開始務農(nóng)生涯的某日，一家人忙完農(nóng)地事務驅(qū)車北上返家，車開到內(nèi)思高工（位處新埔平地區(qū)域）突然下起傾盆大雨。她們擔心大雨可能沖垮百香果棚架，立刻驅(qū)車返回農(nóng)地，卻發(fā)現(xiàn)農(nóng)地周圍居然滴雨未下，才了解原來因為新埔的位置與山勢，導致位于山區(qū)的農(nóng)地與市區(qū)實際上是屬于不同的微氣候區(qū)塊。新埔為丘陵地形，山多平原少，因為地形變化，農(nóng)地實際上的氣象狀況常與氣象預報有所出入。因此每當天氣有異，彭女士一家人便必須驅(qū)車40分鐘至農(nóng)地現(xiàn)場觀察，決定后續(xù)處理。常常是去到現(xiàn)場才發(fā)現(xiàn)并無異狀，或是氣象報導沒什么事，但農(nóng)地附近卻已下起大雨。這樣的狀況并非特殊案例，中國地形多樣、地勢落差大，導致天氣多變，類似彭女士這樣的農(nóng)民朋友總是得耗時費力確認農(nóng)地周圍的天氣。而若你是初返鄉(xiāng)投入農(nóng)業(yè)的青農(nóng)，在人力與資本并不充足的狀況下，如此的精力與勞力付出，將使整體狀況更加惡劣。氣象預報資訊不符農(nóng)民需求，「微氣候」登場！我國雖有氣象預報可提供農(nóng)民氣象資訊，然而氣象資訊播報范圍廣大，且氣象站通常架設于高空或高山上，與地面農(nóng)地或溫室之溫濕度、風向等氣象資訊多有差異。且因氣象站點位稀少，為了解各地未知的氣候狀態(tài)，經(jīng)常采用網(wǎng)格化后的內(nèi)插法（Interpolation Method），以及克利金法（Kriging）等數(shù)學演算方法進行。這樣的計算模式雖然能廣域推估氣象站之間的未知氣候，也有效解決氣象資訊推估與預報問題，但回歸到在地農(nóng)業(yè)的資訊，如上述彭女士的例子仍然存在。農(nóng)民依然必須經(jīng)常在農(nóng)地與住宅間奔波，或是跟現(xiàn)場附近的人確認天氣狀況。因此，在面對農(nóng)地耕種局部氣候差異問題上，更需要以農(nóng)業(yè)專用之環(huán)境氣象數(shù)據(jù)資料，提供農(nóng)民在地之微氣候數(shù)據(jù)參考。

環(huán)境監(jiān)測設備蓬勃發(fā)展，打造微氣候基礎隨著環(huán)保議題加溫以及物聯(lián)網(wǎng)興起，環(huán)境感測技術逐漸受到重視，而空氣盒子產(chǎn)品的誕生，或是現(xiàn)在人手可寫的Arduino控制晶片，也讓數(shù)據(jù)感測更易親近。事實上，農(nóng)業(yè)在溫室環(huán)境監(jiān)控技術上的發(fā)展已相當成熟，南韓在2016年的亞洲農(nóng)業(yè)資訊科技聯(lián)盟年會（AFITA）上，展示了整套的智慧農(nóng)場解決方案，包含可在溫室農(nóng)場中結合各式物聯(lián)網(wǎng)的感測設備，持續(xù)收集溫度、濕度、輻射值、二氧化碳濃度等資料，并透過網(wǎng)路、LTE、WiFi等方式進行傳輸，監(jiān)控農(nóng)場環(huán)境整體狀況，以降低人工監(jiān)控作物的勞動成本。完整智慧農(nóng)業(yè)4.0解決方案不僅可于溫室中架設空氣溫濕度、二氧化碳、土壤溫濕度、日照等感測器搜集環(huán)境數(shù)據(jù)，也可進行遠距影像監(jiān)控，并可藉由環(huán)境數(shù)據(jù)搜集的結果，自動進行灑水、照明、排風等措施，以維持穩(wěn)定的作物生長環(huán)境。青年小農(nóng)的煩惱：昂貴且不符需求像這樣的環(huán)境監(jiān)控設備，雖不乏各家資訊大廠開發(fā)，然而整套設備要價不菲。此外，針對企業(yè)化溫室耕作進行的設計，尚無法明確切合各類農(nóng)夫的痛點解決問題，開發(fā)出來的產(chǎn)品也不一定適用。舉例而言，多數(shù)青農(nóng)返鄉(xiāng)務農(nóng)后多以陸地開放型的農(nóng)田環(huán)境進行耕作，以溫室環(huán)境為主的監(jiān)控設備便無法符合他們的需求，有賴更多人投入此一領域，貼近不同類型農(nóng)民的實際狀況，發(fā)展合適的軟硬體設備與解決方案。 「微氣候資料科學」的誕生在以物聯(lián)網(wǎng)技術將環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)搜集后，應用資料的方式可概括分為「即時數(shù)據(jù)監(jiān)控」以及「分析模型回饋」兩類。即時數(shù)據(jù)監(jiān)控可以有效幫助我們了解農(nóng)地現(xiàn)場狀況，進而決定需采取的農(nóng)務施作，甚至藉由遠端自動化控制設備來完成任務。但若未經(jīng)分析，如何應用數(shù)據(jù)幫助農(nóng)民撥種、插秧、灌溉、施肥、噴灑農(nóng)藥、甚至處理病蟲害等耕作行為，仍是霧里看花，只能全憑老農(nóng)的「感覺經(jīng)驗」。因此，除了環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控外，分析模型的回饋同樣。以各類無線感測器與獨立氣象站收集監(jiān)測資料，作為灌溉規(guī)劃、精準施肥，以及預測作物產(chǎn)量之數(shù)據(jù)參考，提供農(nóng)民對于玉米作物的決策支援系統(tǒng)服務，并試圖開發(fā)視覺化的監(jiān)控與分析平臺供農(nóng)民使用，值得中國參考借鑒。他們認為數(shù)據(jù)和資料科學的應用，可以幫助農(nóng)民做出更明智的決策、提高作物產(chǎn)量并幫助他們更有效利用資源，逐步邁向智慧農(nóng)業(yè)。為了掌握氣候數(shù)據(jù)，分析其在農(nóng)業(yè)上的影響，2013年10月，孟山都以9.3億美元高價收購以搜集、分析氣候資料見長的Climate Corporation，并積極投入農(nóng)地微氣候分析領域。農(nóng)業(yè)、氣候數(shù)據(jù)與資料科學的結合，已成不容忽視的趨勢，也不禁讓人思考，中國是否也能孕育出在地的「微氣候資料科學」呢？

環(huán)境監(jiān)控設備昂貴，農(nóng)業(yè)進入門檻偏高，，資料科學的首要前提在于有效而準確地搜集「資料」，有了正確的資料，后續(xù)監(jiān)控、分析、建立模型、預測等應用才有進一步成長的可能性。然而，青農(nóng)返鄉(xiāng)的過程中，剛從事農(nóng)業(yè)或有心踏入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的年輕朋友，多因資金有限，無力購置高等級農(nóng)機具來協(xié)助生產(chǎn)，更遑論購買由資訊廠商開發(fā)出的昂貴環(huán)境監(jiān)控設備。因此，即使在耕種過程不得其門而入，也只能透過持續(xù)的嘗試，在錯誤中累積經(jīng)驗，用勞力與熱情取代昂貴的機具。因此，開發(fā)價格更為低廉的農(nóng)地與微氣候數(shù)據(jù)監(jiān)控設備，進而善用物聯(lián)網(wǎng)技術與資料科學結合的「微型氣候分析」，協(xié)助入門者藉由資訊技術，降低從農(nóng)門檻，讓實際耕作者能夠輕易了解耕地氣象的數(shù)據(jù)變化，節(jié)省大量勞力；并透過資料分析，進一步分析農(nóng)務工作可能存在的各類痛點，如灌溉、施肥、噴灑農(nóng)藥或病蟲害等，協(xié)助農(nóng)民朋友進行決策，便成為眼前待解的重要任務。

需開發(fā)價格更為低廉的農(nóng)地與微氣候數(shù)據(jù)監(jiān)控設備。不遠的將來我們認為，藉由重視真實資料、結合數(shù)據(jù)導向分析與專家知識來探索未知，針對在地微氣候數(shù)據(jù)進行重新詮釋，或能為農(nóng)業(yè)耕種議題帶來新的嘗試與解方。當微氣候與農(nóng)地數(shù)據(jù)逐步累積、發(fā)展各類應用，像彭女士這樣的農(nóng)友便可不再耗時費力地兩處奔波，而將騰出的雙手投入更多事情，甚至得以輕松地在都市用手機遠端監(jiān)控鄉(xiāng)下菜園。藉由在地氣象分析的回饋，人們也可以在氣候變遷異常的狀態(tài)下，做出良好的調(diào)適。以上遠景能否在中國不遠的將來實現(xiàn)，仰賴更多人投入微氣候研究領域，針對不同類型務農(nóng)者發(fā)展切合需求的監(jiān)測設備、持續(xù)搜集資料，并且結合跨領域人才，借跨域資料科學分析，發(fā)展各類農(nóng)業(yè)問題的解決方案。