國立臺灣大學環境工程學研究所 林睿安/ 馬鴻文 教授
了解極端天氣事件對食品價格的影響，有助於改善國家的糧食安全和社會福利。然而，很多國家對於其農產品價格風險敞口[1]的了解仍不足。因此，有系統地分析價格波動如何以及在何處影響糧食安全至關重要。要實現這一目標，極端天氣風險評估是關鍵，它有助於農業預測和適應計劃，使風險管理者和戰略投資者能夠根據風險規模、可用預算和成本效率做出明智的決策並分配資源。
農民是生產性投資者，他們所處的生物物理環境風險相當高，尤其是在極端天氣和價格波動的情況下。極端天氣對食品供應鏈的影響是不對稱的，因此農民需要量身定制的信貸和保險產品以應對這樣的風險。了解極端天氣引起的價格波動可以提高農業投資回報的可預測性和風險控制，這也有助於減輕農民的農產品價格風險敞口。然而，目前對食品價格波動的分析能力有待提高。由於氣候變化和食品市場與能源市場之間的聯繫增加，預計食品價格將更加波動。
全球變暖可能導致未來更加極端的天氣條件，這可能導致更大的生產變異性。多篇文章回顧並梳理了氣候變化和極端天氣對農業生產的影響 (Anderson, Bayer, & Edwards, 2020; Ewert et al., 2015; Parker, McElrone, Ostoja, & Forrestel, 2020; Shahzad et al., 2021)，而從中可見極端天氣事件和作物產量變化將對農產品價格產生多大程度的影響仍是關鍵。過去使用的主要方法是計算一般均衡（CGE）模型和計量經濟學模型。
然而，極端天氣與農業經濟的關係是一個高度複雜和不確定的動態系統。傳統的CGE模型雖然可以提供一些信息，但對於連續和動態的過程，它們的應對能力有限。計量經濟學模型也難以處理其中高度複雜和相互交織的問題。相比之下，機器學習方法結合了靈活性和準確性的優勢，並能夠識別氣候-食物系統中新出現的模式 (Lin & Ma, 2022; Malesios, Jones, & Jones, 2020)。基於這些考量，我們開發了一個機器學習系統（如圖所示），旨在識別食品價格波動和極端天氣事件的變化模式，主要透過分析時間序列，包括溫度、降水量和食品價格等三個主要因素，來檢測異常值、尖峰和變化點等主要模式。本研究使用法國的數據作為案例研究，但因每個國家在氣候和農業方面都有其獨特性，因此應針對特定國家進行相應的政策研究，以提供風險信息給糧食安全決策者。
註1:「農產品價格風險敞口」指的是農業企業或農民在生產、銷售農產品過程中面臨的價格風險。由於農產品的價格受到許多因素的影響，如氣候、市場供需、貨幣匯率等，因此農業企業或農民在面對這些風險時需要採取相應的風險管理措施，以減少可能的損失。這些風險管理措施可能包括價格合約、避險、保險、財務衍生品等。農產品價格風險敞口的管理是農業企業和農民在經營過程中需要考慮的重要因素之一。
參考文獻
- Anderson, R., Bayer, P. E., & Edwards, D. (2020). Climate change and the need for agricultural adaptation. Current opinion in plant biology, 56, 197-202.
- Ewert, F., Rötter, R. P., Bindi, M., Webber, H., Trnka, M., Kersebaum, K. C., . . . Rivington, M. (2015). Crop modelling for integrated assessment of risk to food production from climate change. Environmental Modelling & Software, 72, 287-303.
- Lin, R.-A., & Ma, H.-W. (2022). Detecting spikes and change points in climate-food system: A case study in France. Environmental Science & Policy, 127, 146-160.
- Malesios, C., Jones, N., & Jones, A. (2020). A change-point analysis of food price shocks. Climate Risk Management, 27, 100208.
- Parker, L. E., McElrone, A. J., Ostoja, S. M., & Forrestel, E. J. (2020). Extreme heat effects on perennial crops and strategies for sustaining future production. Plant Science, 295, 110397.
- Shahzad, A., Ullah, S., Dar, A. A., Sardar, M. F., Mehmood, T., Tufail, M. A., . . . Haris, M. (2021). Nexus on climate change: Agriculture and possible solution to cope future climate change stresses. Environmental Science and Pollution Research, 28, 14211-14232.