在計劃中，藉著我們所研發之多尺度、低雜訊之數值模擬程式，配合 THEMIS 多點觀測結果，探討磁層副暴由成長期、啟動、到爆發期、甚至恢復期期間，大尺度、中尺度、以及小尺度的非線性電漿物理過程。並根據磁層的電漿物理環境，以及不同的理論模式，設計不同形式的數值模擬碼。本計畫的研究目的是要驗證並改進這些理論模式，找出它們的適用條件，同時增進我們對太陽風－磁層－電離層三者之間非線性耦合過程的了解。

        磁層副暴是一個涵蓋了大、中、小尺度的非線性電漿物理現象。其中大尺度 (macro-scale) 的磁流體波，是磁層副暴成長期之訊息與能量傳遞者。這些磁流體波可將太陽風與電離層這兩個邊界上的訊息，帶到磁層之中，加強磁層中的電漿環流，同時將能量儲存於磁尾電漿片中。這些大尺度的磁流體波也是太陽風、磁層、與電離層三者耦合時的橋樑。大尺度的磁流體波包括了快波、艾爾文波、慢波。其中，艾爾文波主要是將訊息沿著磁場線傳遞。而垂直磁場分量的訊息傳遞工作則由快波來達成。慢波則在爆發期啟動時的偶極化 (dipolarization) 過程中，扮演著重要的角色。至於中尺度 (meso-scale)，也就是正離子尺度的物理過程，則負責加熱正離子，同時將這些高能正離子束縛於遠、中、近的電漿片中。小尺度 (micro-scale)，也就是電子尺度的物理過程，則在啟動爆發期的時段裡，扮演著重要的角色。這些電子尺度的物理過程，可以將原來儲存在電漿片中的磁能與熱電漿能，釋放到電離層中，造成絢麗的極光，也可釋放到內磁層中，加強 partial Ring current，也加強中低緯度的地磁擾動。

        透過 THEMIS 的多點觀測，可以提供磁層副暴成長期到爆發期這段期間，電場、磁場、電漿流、以及熱電漿在遠、中、近電漿片中的大致空間分布與隨時間變化的情形。只是 THEMIS 計畫中的人造衛星，密度仍然不夠大，因此許多資訊的缺口，就需要數值模擬與理論模式來加以填補。因此本研究之目標就是參考 THEMIS 計畫中多點觀測的結果，建立一套跨尺度的數值模擬碼與理論架構，來研究磁層副暴期間整個電離層—磁層—太陽風系統中，能量與動量之傳遞與轉換的詳細過程。