Multi-scale transport dynamics dominated by multiple dissipation mechanisms near the critical gradient

臨界勾配近くにおける複数の散逸機構に支配される多スケール輸送ダイナミクス

岸本 泰明; 三木 一弘*; Li, J. Q.*; 宮戸 直亮; Wang, Z. X.*; Anderson, J.*

Kishimoto, Yasuaki; Miki, Kazuhiro*; Li, J. Q.*; Miyato, Naoaki; Wang, Z. X.*; Anderson, J.*

測地的音響モード(GAM)成長間欠性と呼ばれる、無衝突GAM減衰による新しいクラスの遷移輸送がランダウ流体シミュレーションに基づき発見された。ここでは、この成長する間欠性の基本的性質を理解するために新しいプレデター-プレイモデルを提出する。また、帯状流の衝突減衰を考慮することによりシミュレーションモデルの拡張も行う。2種類の減衰機構の混合により、この間欠性は再帰的に衝突(あるいは輸送)の時間スケールに及ぶ帯状流の複雑なエンベロープ変調を伴いながら現れることがわかった。さらに、1つの散逸機構として働く、臨界勾配近くの帯状圧力の効果も調べた。これら複数の散逸機構は互いに結合し、長い時間スケールにわたってプラズマに複雑な動的輸送を引き起こすことがわかった。

A new class of transient transport near the critical gradient (CG) referred to as GAM growing intermittency due to the collision-less GAM damping has been found based on Landau-fluid simulation. Here, we present a new predator-prey model to understand the essential features of the growing intermittency. We have also extended the simulation model by taking into account the collisional zonal flow (ZF) damping. Due to the mixture of two kinds of damping mechanisms, i.e. the GAM damping and collisional damping, the growing intermittency is found to recursively appear accompanied with complex envelope modulation to ZFs over collisional (or transport) time scale. Furthermore, we have investigated the effect of zonal pressure (ZP) near the CG, which also works as a dissipation mechanism. The multiple dissipation mechanisms are found to synergetically couple each other and lead plasmas to complex dynamical transport over long time scale.