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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Cheon,&#x20;Minjong</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Jeong-Hwan</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Choi,&#x20;Yumi</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Choi,&#x20;Yo-Hwan</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kang,&#x20;Seon-Yu</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Jeong-Gil</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Ham,&#x20;Yoo-Geun</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Jin&#x20;Young</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kang,&#x20;Daehyun</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2026-02-03T07:00:29Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2026-02-03T07:00:29Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2026-02-02</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2026-01</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;154133</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Deep&#x20;learning-based&#x20;models&#x20;are&#x20;gaining&#x20;prevalence&#x20;in&#x20;global&#x20;weather&#x20;forecasting,&#x20;surpassing&#x20;the&#x20;performance&#x20;of&#x20;existing&#x20;numerical&#x20;models.&#x20;However,&#x20;training&#x20;these&#x20;models&#x20;with&#x20;high-resolution&#x20;global&#x20;weather&#x20;data&#x20;requires&#x20;massive&#x20;computational&#x20;resources,&#x20;making&#x20;it&#x20;difficult&#x20;to&#x20;conduct&#x20;extensive&#x20;experiments&#x20;to&#x20;understand&#x20;the&#x20;model&#x20;processes.&#x20;In&#x20;addition,&#x20;the&#x20;reason&#x20;for&#x20;region-&#x20;or&#x20;variable-dependent&#x20;accuracy&#x20;in&#x20;the&#x20;machine&#x20;learning&#x20;models,&#x20;along&#x20;with&#x20;the&#x20;extra&#x20;predictability&#x20;provided&#x20;by&#x20;each&#x20;component,&#x20;remains&#x20;unknown.&#x20;Therefore,&#x20;we&#x20;propose&#x20;a&#x20;novel&#x20;data-driven&#x20;model&#x20;named&#x20;KARINA,&#x20;which&#x20;combines&#x20;Geocyclic&#x20;Padding&#x20;and&#x20;SENet&#x20;modules&#x20;with&#x20;the&#x20;ConvNeXt&#x20;backbone&#x20;to&#x20;enhance&#x20;weather&#x20;forecasting&#x20;while&#x20;minimizing&#x20;training&#x20;resources.&#x20;Despite&#x20;its&#x20;much&#x20;lower&#x20;training&#x20;cost,&#x20;KARINA&#x20;achieved&#x20;competitive&#x20;performance&#x20;compared&#x20;to&#x20;the&#x20;recently&#x20;developed&#x20;data-driven&#x20;models&#x20;such&#x20;as&#x20;Pangu-Weather&#x20;and&#x20;GraphCast,&#x20;while&#x20;surpassing&#x20;the&#x20;numerical&#x20;weather&#x20;prediction&#x20;of&#x20;ECMWF&#x20;IFS&#x20;at&#x20;a&#x20;lead&#x20;time&#x20;of&#x20;up&#x20;to&#x20;10&#x20;days.&#x20;The&#x20;efficient&#x20;training&#x20;process&#x20;and&#x20;KARINA’s&#x20;modular&#x20;structure&#x20;allow&#x20;us&#x20;to&#x20;demonstrate&#x20;the&#x20;effectiveness&#x20;of&#x20;Geocyclic&#x20;Padding&#x20;and&#x20;SENet&#x20;through&#x20;comprehensive&#x20;trials.&#x20;Geocyclic&#x20;Padding&#x20;significantly&#x20;improves&#x20;the&#x20;modeling&#x20;of&#x20;horizontal&#x20;advection,&#x20;while&#x20;SENet&#x20;particularly&#x20;captures&#x20;the&#x20;dynamics&#x20;of&#x20;atmospheric&#x20;convection.&#x20;These&#x20;findings&#x20;suggest&#x20;that&#x20;incorporating&#x20;knowledge-oriented&#x20;techniques&#x20;can&#x20;lead&#x20;to&#x20;reliable&#x20;performance.&#x20;This&#x20;paper&#x20;presents&#x20;a&#x20;framework&#x20;for&#x20;gaining&#x20;a&#x20;deeper&#x20;understanding&#x20;of&#x20;the&#x20;model&#x20;mechanism&#x20;and&#x20;proposes&#x20;ways&#x20;to&#x20;improve&#x20;machine&#x20;learning&#x20;weather&#x20;prediction&#x20;models.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">Nature&#x20;Publishing&#x20;Group</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">Understanding&#x20;machine&#x20;learning&#x20;weather&#x20;prediction&#x20;by&#x20;designing&#x20;a&#x20;cost-efficient&#x20;model&#x20;with&#x20;knowledge-oriented&#x20;modules</dcvalue>
<dcvalue element="type" qualifier="none">Article</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1038&#x2F;s41598-025-32366-3</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Scientific&#x20;Reports,&#x20;v.16,&#x20;no.1</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">Scientific&#x20;Reports</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="volume">16</dcvalue>
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