靠天吃饭 - 现代科技在农业中的应用
大部分的教科书都会告诉你，要把某些产区的名称好好熟记，去了解该产区品种的特色，但为什么会有这些产区的特色？为了要了解这件事情，我们就必须追本溯源来了解“农作物”。
酒米也好、葡萄也好，都是属于大自然与人类共生共存的农作物，近年来因为全球气温变化的影响，栽种环境的参数每年都有巨大的变异；当然连在台湾的果农也身受其害，例如台中摩天岭的柿子与梨山的水梨等。
在法国，酒农会透过 GPS 定位系统及温湿度感测，在每单位公顷葡萄田中设置测量器，将每块葡萄田划分成格子状，简单来说就是用微积分的概念把土地以成本考量下可执行的量测手法进行监控。例如将一块1公顷大的葡萄田，切为 100 块方形面积，透过气候资讯及 GPS 定位，便可以推测采收前糖度、酸度，提供酿造时参数上的调整与变化。
在日本的山梨大学、东京农大、京都大学中，也一样设置有科学农业研究，用以探讨“微气候”结构。根据大气中甲烷浓度与季节、地域关系，直接在空气中采集分析，并且利用 GPS 定位，收集该地的气候特征。2009 年日本的人工卫星“GOSAT”升空（日本名いぶき）搭载着各地的采集器，将稻田切割成方格块，依据风向、热量、日照、雨量、土质、排水、蒸发量、温度、湿度等各项特征，来推定出穗期与成熟度。
在收集到这些数据之后，再来就是算数学的时候了。农耕地与大气之间最常连动的参数，莫过于“热能”与“水汽”，作为农作物培育的环境，农耕地本身的地理条件，包含地势、土壤、水质、气候条件等可视作为一个微型气候结构，在这气候结构中可以“交换系数”的数据模型来定义特征，推理及还原所谓的“风土”。
交换系数的定义与特征
首先，需要考量的要素有大气与地面之间的热交换，一般来说地表面吸热公式如下：
其中 ref 与 ε 分别为地表面日照反射率及射出率，S 与 L 为地表全天日照量及大气中长波放射量，Ts 为地表温度，σ 为热力学中的斯特凡定律，一个黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量（称为物体的辐射度或能量通量密度）j* 与黑体本身的热力学温度 T（又称绝对温度）的四次方成正比。H与IE为地表往大气运送的显热与潜热，G 则为往土壤的传导热。
那先来炸公式啰！
“讲人话！”我想应该有人会这样骂，好的，熊的语言暂时放一边，转成人类的语言就是：“在微气候需要考虑的因素，可以用以下几种公式作为指标定义。”
1. 地表的能量收支：地表的热量来自太阳，在同一时期接收与散出的热能关系。
2. 全热＝显热 + 潜热：不同土质造成地表不同温度变化，对植物的热能吸收效益关系。
3. 牛顿冷却定律：在太阳下山后地表的温度降温变化关系。
4. 莫里荷夫相似理论（Monin-Obukhov Similarity Theory）：风速与地势高度的气流稳定度关系。
5. 地表粗糙度与蒸发散量：太阳辐射反射高低与水分蒸发关系。
6. 植被（酒米）密度与交换关系：单一面积中的栽种密度与是否进行均质栽种的关系。
7. 无风状态下自对流所造成的温度差与蒸发效果：在水田中预测水温温度变化，在稻田规划时预测栽种密度关系。
小结论
关于用数据分析来探讨“风土”一说，以目前科学验证来看正在如火如荼进行中，然而在讲求科学证据的前提之下，资料收集是一个很大的问题。另外仅利用已知的公式远不足以应付解释众多地域性、气候性上的特征变化，在现有的研究中我们仍在努力。
本文启发于台北大稻埕Sake Bar“市井”微醺后，以及台中 Sake La Vie 醴云与家兄共酌。
参考文献：
1. 农耕地における地表面交换系数，低温科学第 77 卷编集委员会，2019/03/20
2. Atm S 547 Boundary Layer Meteorology, https://atmos.washington.edu/~breth/classes/AS547/lect/lect6.pdf
3. An insight into Newton's cooling law using fractional calculus, Journal of Applied Physics 123(6):064901 · February 2018
4. GOSAT 等を応用した南アジア域におけるメタンの放出量推定の精致化と削减手法の评価、研究代表者：林田 佐智子 奈良女子大学理学部 教授
http://www.nara-wu.ac.jp/ertdf/research/index.html
原文出处
