Zonal flows and long-distance correlations during the formation of the edge shear layer in the TJ-II stellarator
对观测到的TJ-Ⅱ中的长距离相关势涨落给出了理论解释。的相关性的值增加以上的临界点的出现的等离子体边缘剪切流层的过渡。平均（即表面平均，零频率）剪切流不能解释实验结果。提出了一个由脉动水平、平均流切变、纬向流振幅切变和平均压力梯度四个包络方程组成的模型。它示出的纬向流的存在是必不可少的再现的实验观测的主要特征。
2009-04-16 physics.plasm-ph
Radial Spreading of Drift Wave-Zonal Flow Turbulence via Soliton Formation
在平板模式中研究了漂移波径向包络和纬向流振幅的自洽时空演化。耦合偏微分方程在一个简单的极限下的稳态解产生DW-ZF孤子结构的形成，它的传播速度取决于包络峰的振幅。由于线性增长/阻尼、耗散、平衡不均匀性和孤子动力学的影响，还可以观察到其他有趣的物理现象，例如孤子的产生、破坏、碰撞和反射以及湍流爆发。孤子的传播导致DW湍流的显著径向扩展，因此可以通过加宽湍流区域来影响输运随系统尺寸的缩放。还阐明了本分析与环形几何中DW-ZF相互作用描述的对应关系[2，3]。
2009-02-21 physics.plasm-ph
Rotating Shallow Water Dynamics: Extra Invariant and the Formation of Zonal Jets
我们发现，旋转浅水动力学具有近似（绝热型）正二次不变量，它不仅存在于中纬度地区（在准地转方程中的类似物已经被研究过），但在赤道附近（准地转方程是不适用的）。导出额外的不变量，我们发现两种“小扰动”：（1）由于三重共振（如在准地转方程的情况下）和（2）由于赤道极限，当Rossby变形半径变得无限大。我们表明，这两种类型的“小的干扰”可以被取消。额外不变量的存在可以导致纬向喷流的产生。我们发现，这种趋势在赤道附近尤其明显。类似的不变量发生在磁约束的聚变等离子体中，并可能导致带状流的出现。
2011-02-04 cond-mat.other physics.ao-ph physics.flu-dyn
Turbulent relaxation patterns in SOL plasma
数值研究了SOL条件下漂移波和交换不稳定性对局部过密度弛豫的影响，发现交换不稳定性产生弹道向外径向通量，而漂移波不稳定性产生对称通量，两者结合时漂移波占优，导致较弱向外通量和较大带状流模式。
2024-06-05 physics.plasm-ph
Zonal Flows and Turbulence in Fluids and Plasmas
在地球物理学和等离子体背景下，众所周知纬向流是由湍流引起的。我们阐明了从统计均匀湍流无纬向流统计非均匀湍流定常纬向流的过渡。从长谷川-Mima方程出发，我们采用了拟线性近似和统计平均，它保留了大量的定性行为的完整系统。在由此产生的框架内被称为CE 2，我们扩展最近的理解的破坏性的“zonostrophic不稳定性”。纬向不稳定性可以非常普遍地理解为某些湍流背景谱对纬向对称相干模的不稳定性。作为一种特殊情况，背景光谱可以仅由单一模式组成。我们发现，在这种情况下，从CE 2形式主义的纬向不稳定的色散关系，正好减少到广义调制不稳定的四模截断。然后，我们表明，纬向流构成斑图形成在湍流浴。纬转不稳定性是模式形成系统的I型$_s$不稳定性的一个例子。对称性破缺就是统计均匀性。在分叉点附近，CE 2的慢动力学由一个著名的振幅方程，即真实的Ginzburg-Landau方程控制。这个振幅方程的重要特征是多重的，因此也是CE 2系统的重要特征。首先，纬向流波长不是唯一的。在一个理想化的无限系统中，存在一个连续的带状流波长带，允许非线性平衡。其次，在这些波长中，只有那些在较小子带内的波长是稳定的。不稳定的波长必须演化到稳定的波长;这个过程表现为合并射流。这些行为…
2015-03-22 nlin.PS physics.ao-ph physics.plasm-ph
Drift wave soliton formation via forced-driven zonal flow and implication on plasma confinement
本文提出漂移波通过强迫驱动带状流自调节的回旋动理学理论，发现抗磁漂移频率非均匀性主导带状流产生，数值求解非线性薛定谔方程表明漂移波包络孤子可形成并导致湍流扩展，但受波包转向点限制。
2024-02-12 physics.plasm-ph
Merging of zonal flows in gyrofluid resistive drift-wave turbulence
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
本文研究了gyrofluid电阻性漂移波湍流中环形流的非线性动力学，揭示了非线性雷诺应力传输是环形流合并的主要原因，并探讨了相变概念在环形流转变滞后现象中的应用。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Non-perturbative statistical theory of intermittency in ITG drift wave turbulence with zonal flows
研究了离子温度梯度湍流中动量通量和纬向流形成的概率分布函数，包括剪切流对动量通量和纬向流形成的概率分布函数的影响。虽然ITG湍流保持高水平的运输，这可能会被剪切流抑制。带状流也显示在这里有一个增强的可能性产生进一步从边际稳定，然后将调节ITG湍流，这是更突出的剪切流增加，导致一个自我调节系统。
2009-07-06 physics.plasm-ph
Zonal Flows and Electromagnetic Drift Wave Turbulence
三维，全球一致的通量管几何形状的托卡马克边缘湍流的详细计算显示抑制的标准方案中，由湍流产生的纬向ExB流应导致运输障碍的形成。通过与平板几何形状的比较和能量分析发现，纬向流能量通过测地曲率与压力的环形耦合而耗尽。边缘输运势垒则取决于新古典平衡的物理性质。
2002-08-06 physics.plasm-ph
Drift wave solitons and zonal flows: implication on staircase formation
本文利用非线性回旋动理学理论统一分析漂移波与带状流的自发激发和拍频驱动，阐明孤子与微势垒协同形成ExB阶梯的第一性原理机制。
2024-08-12 physics.plasm-ph
Zonal fields as catalysts and inhibitors of turbulence-driven magnetic islands
该研究通过等离子体流体模拟发现新型磁岛聚并过程，揭示带状流作为催化剂、带状电流作为抑制剂调控湍流驱动大尺度磁岛形成的机制，明确了三次非线性项与小尺度聚并的关键作用。
2024-12-12 physics.plasm-ph
The interaction of turbulence, magnetic islands and zonal fields in fluid plasma models with cubic non-linearities
本文研究了高 beta 下流体等离子体中湍流、磁岛与带状结构的相互作用，发现压力梯度驱动的湍流普遍产生磁岛，带状电流减缓磁岛形成，带状流促进能量向大尺度转移，且磁岛对压力分布的平坦化作用缓慢且局限于弱带状流区域。
2025-06-30 physics.plasm-ph
On beat-driven and spontaneous excitations of zonal flows by drift waves
本文解析推导了电子漂移波非线性激发零频带状流的方程，发现拍频驱动机制可增强调制不稳定性并降低阈值，对托卡马克等离子体与漂移波孤子形成有重要意义。
2024-02-12 physics.plasm-ph
Analytical theory of the probability distribution function of structure formation
本文计算了离子温度梯度（ITG）湍流中纬向流结构形成的概率分布函数（PDF）尾和考虑剪切流影响的动量通量的PDF尾。双极涡旋孤子（modon）被认为是相干结构负责驱动PDF尾巴的突发和间歇事件。结果表明，ITG湍流比长谷川-三马（HM）湍流产生更强的带状流动，并且远离边缘稳定性。这表明，虽然ITG湍流具有较高的热通量水平，但它也更有可能产生更强的纬向流，从而导致自我调节系统。研究还表明，剪切流可以显着减少PDF尾部的雷诺应力和结构的形成。
2009-01-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Emergence of large scale structure in planetary turbulence
行星和磁流体动力学漂移波湍流被观察到自组织成大尺度结构，如纬向喷流和相干涡旋。在这封信中，我们提出了一个非平衡统计理论，随机结构稳定性理论（SSST），可以预测的形成和有限振幅平衡的非带状和带状结构（格子和条纹图案）在均匀湍流。该理论揭示了大尺度结构的出现是相干流与湍流场相互作用的不稳定性的结果。将该理论与β平面通道中正压流动的非线性模拟进行比较，其中β平面通道中的湍流由各向同性随机搅拌维持，表明SSST预测了相干结构出现的阈值参数以及出现的结构的特征（尺度、振幅、相速度）。结果表明，非带状结构（晶格状态或zonons）出现在较低的能量输入速率的搅拌相比，带状流（条纹状态）和它们的出现影响射流形成的动力学。
2013-03-05 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
AE-driven Zonal Modes Produce Transport Barriers and Heat Thermal Ions by Cross-Scale Interactions
本文提出TAE-带状模-湍流跨尺度相互作用理论，解释输运垒形成并预言阿尔法粒子加热热离子的新机制。
2025-02-28 physics.plasm-ph
Saturation of fishbone instability by self-generated zonal flows in tokamak plasmas
本研究通过回旋动力学模拟揭示DIII-D中自生带状流主导鱼骨不稳定性非线性饱和，并定量解释实验观测，同时预测ITER中鱼骨导致的高能粒子再分布较弱。
2024-01-22 physics.plasm-ph
Self-organisation through layering of $β$-plane like turbulence in plasmas and geophysical fluids
本文对比研究等离子体与地球物理流体中位涡守恒模型的湍流自组织分层行为，揭示不同纬向流响应、驱动机制下的结构形成规律与相变特征。
2025-11-13 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Saturation of fishbone instability through zonal flows driven by energetic particle transport in tokamak plasmas
本研究通过回旋动力学模拟揭示鱼骨模不稳定性可自生带状流并主导其饱和，该机制获DIII-D实验验证，并可能用于ITER高性能场景设计。
2024-02-06 physics.plasm-ph
Intermittency of density fluctuations and zonal-flow generation in MAST edge plasmas
研究MAST边缘等离子体密度涨落间歇性，发现带状流与湍流非线性耦合，低频带状流介导能量传递，剪切率与去相关率相当。
2023-12-21 physics.plasm-ph
Wave kinetic equation for inhomogeneous drift-wave turbulence beyond the quasilinear approximation
从非均匀漂移波（DW）湍流的带状流的形成，经常使用准线性近似内导出的统计理论来描述。然而，这种近似忽略了波-波碰撞。因此，一些重要的影响，如Batchelor-Kraichnan逆能量级联没有捕获在这种方法。在这里，我们推导出一个波的动力学方程，其中包括DW碰撞运营商在纬向流的存在。我们的推导利用外尔演算，拟正态统计封闭，和几何光学近似。所得到的模型保持了系统的总涡度拟能和能量。导出的DW碰撞算子在Rayleigh-Kuo阈值处失效。这个阈值是错过了湍流理论，但预计从全波准线性分析。在未来，这个理论可能有助于更好地理解漂移波和纬向流之间的相互作用，包括文献中常用的准线性近似的有效域。
2019-01-08 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Wave kinetics of drift-wave turbulence and zonal flows beyond the ray approximation
非均匀漂移波湍流可以建模为一个有效的等离子体，漂移波作为量子粒子和带状流速度作为一个集体场，通过它们相互作用。这种有效等离子体可以由Wigner-Moyal方程（WME）描述，该方程将准线性波动力学方程（WKE）推广到全波状态，即，解析波长标度。与明显由类量子方程控制的波不同，其WME可以从量子力学中借用，并且是众所周知的，漂移波的哈密顿量与传统量子粒子的哈密顿量非常不同。这导致了通常不会被WKE捕获的不寻常的相空间动态。我们演示了如何正确地模拟这种动态与WME。具体而言，我们报告的带状流形成（zonostrophic不稳定），恶化（三级不稳定），和所谓的捕食者-猎物振荡的全波相空间模拟。我们还展示了如何WME有利于分析这些现象，即：（一）我们表明，全波效应严重影响的纬向不稳定，特别是它的非线性阶段和饱和度;（二）我们得出的第三不稳定增长率;（三）我们表明，保留全波效应，捕食者-猎物振荡不需要带状流碰撞阻尼，与以前的研究相反。我们还展示了如何著名的瑞利-郭准则，这一直失踪的漂移波湍流的波动力学理论，出现从WME。
2018-05-29 physics.plasm-ph
First Observation of Fishbone-Driven Zonal Flows with Fine Reversed Structure in Tokamak Plasmas
School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学核科学与技术学院）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）
该研究首次在EAST托卡马克核心区域观测到鱼骨驱动带状流的精细反向结构，发现其与此前模型预测不同。通过模拟揭示结构源于热离子和电子贡献的抵消，此机制此前未被捕捉，为调节湍流和改善核心约束提供了新途径。
2026-07-27 physics.plasm-ph
Damping of radial electric field fluctuations in the TJ-II stellarator
漂移动力学方程求解低密度TJ-II等离子体采用缓慢变化，随时间变化的配置文件。这允许模拟密度斜升实验，并从第一原理描述的径向电场剪切，这是相关的电子到离子根的过渡的形成和物理。我们表明，在实验中观察到的纬向流的等离子体势波动的频率范围是新古典无阻尼的过渡附近。这使得电子根政权的仿星器，接近过渡到离子根，一个有利的制度，为研究带状流的演变。我们提出了模拟无碰撞松弛的纬向流，在这个意义上的Rosenbluth和Hinton测试，表明振荡行为的定性协议的实验接近过渡。
2017-03-28 physics.plasm-ph
Predicting the Dimits shift through reduced mode tertiary instability analysis in a strongly driven gyrokinetic fluid limit
三级不稳定性被认为是重要的管理磁化等离子体湍流的条件下，强纬向流的产生，近边缘稳定。在这项工作中，我们调查其作用的碰撞强烈驱动的流体模型，自洽地推导出作为限制的陀螺动力学。它被发现，存在一个区域的绝对稳定的线性阈值以上，超过显着的非线性传输迅速发展。虽然在此范围内的一个复杂的模式的瞬态纬向演变之前，观察到一个稳定的配置文件被发现，迪米特过渡本身被发现符合第三不稳定阈值，只要包括线性效应。通过一个简单且易于扩展的程序，将其起源追溯到St-Onge 2017（arXiv：1704.05406），可以近似典型带状剖面的稳定效果，并且发现伴随的简化模式估计与非线性模拟吻合良好。
2021-08-09 physics.plasm-ph
Zonal-flow generation and saturation of electromagnetic ion-scale turbulence in tokamaks
University of Oxford（牛津大学）；Tokamak Energy Ltd（托卡马克能源有限公司）；United Kingdom Atomic Energy Authority（英国原子能管理局）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
研究托卡马克中离子尺度湍流的带状流生成与饱和，通过局部通量管陀螺动力学模拟，对安全因子q和电子β\(_e\)参数扫描，发现非线性转变边界，给出低\(\beta_e\)标度，为预测非线性转变阈值提供实用方法。
2026-07-14 physics.plasm-ph
An analytical study of the MHD clamshell instability on a sphere
本文用解析方法研究了球上二维磁流体动力学（MHD）系统的不稳定性。下伏流由纬向差异旋转和环形磁场组成。半圆规则，规定可能的域中的波的速度在复杂的平面一般的流量和字段配置文件的推导。然后，该论文阐述了对“蛤壳不稳定性”的分析研究，该不稳定性的特征是两个半球上的场线向相反的方向倾斜（Cally 2001，Sol.《物理学》第199卷，第199页。231- 249）。本文用匹配渐近展开法，导出了纬向流弱剪切极限下的不稳定问题的渐近解。结果表明，当纬向流为固体旋转时，存在一个使磁场线倾斜的中性模，称为“倾斜模”。纬向流的弱切变激发了倾斜模的临界层，使倾斜模的倾斜方向反转，形成蛤壳型，从而引起不稳定性。渐近解提供了一系列的流量和字段配置文件的不稳定性的属性的见解。一个显著的特点是，磁场影响的不稳定性，只有通过其在临界层的局部行为。
2022-09-15 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Zonostrophic instability driven by discrete particle noise
讨论了具有可能不稳定的集体模的系统的离散粒子噪声的后果。有人认为，纬向不稳定（均匀湍流的纬向流的形成）发生在线性不稳定的阈值以下。该方案提供了一个新的解释随机强迫，普遍调用随机模型，如二阶累积展开（CE 2）或随机结构不稳定性理论（SSST），既不需要内在的湍流，也不耦合到外在的湍流。一个有代表性的计算臭氧中性曲线的一个简单的双场模型的环形离子温度梯度驱动的模式。在一定程度上，纬向流的阻尼是由离子-离子碰撞速率控制的，纬向不稳定点与该速率无关。
2016-11-24 physics.plasm-ph
Reinforcement-learning control of turbulence transition in the modified Hasegawa-Wakatani system
Applied Materials, Inc.（应用材料公司）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Notre Dame（圣母大学）；Cornell University（康奈尔大学）
该研究将强化学习方法应用于改进型长谷川-若菜系统的湍流-带状流双向控制，通过耦合CNN智能体与JAX求解器，在湍流抑制和逆带状流破坏任务中均取得优于基线的效果，证明了强化学习用于等离子体湍流控制的可行性。
2026-08-31 physics.plasm-ph
Phase dependent advection-diffusion in drift wave - zonal flow turbulence
在等离子体湍流理论中，由于系统的复杂性，许多非线性相互作用的波，相位的动力学往往被忽略，并使用所谓的随机相位近似（RPA）假设存在的Chirikov类标准的波随机性的开始。动态振幅被表示为复数$ψ= ψ_r + iψ_i = ae^{iθ}$，其中振幅缓慢变化，而相位快速变化，并且特别地，均匀地分布在间隔$[0;2π)$上。然而，人们可以期望相动力学可以在自组织和相干结构的形成中发挥作用。同样地，也可以预期RPA不足以考虑相位之间的相干相互作用。因此，在这项工作中，我们研究了相动力学的作用和不同模式之间的相耦合的特征时间演化的湍流。我们假设一个简单的湍流系统，所谓的随机振子模型可以采用。用随机振荡器解释湍流的想法。随机振子模型可以从Navier-Stokes方程或陀螺动力学方程中的非线性项的根本简化导出。在这种特殊情况下，我们采用了参考文献[1]中的具有被动平流和随机强迫的随机振子模型的基本方程。
2016-07-12 nlin.AO physics.plasm-ph
The Maintenance of Coherent Vortex Topology by Lagrangian Chaos in Drift-Rossby Wave Turbulence
提出“位涡桶队接力”机制，通过随机拉格朗日表示和近可积性，解释并验证了非均匀混合如何增强磁约束聚变等离子体等系统中涡旋结构的韧性。
2024-06-03 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Inhomogeneous mixing: From microscopic dynamics to mesoscopic staircases
Southwestern Institute of Physics（西南物理研究所）；Korea Institute of Fusion Energy（韩国聚变能源研究所）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文探讨了非均匀混合中团块/空洞与区带流动的相互作用，以及介观阶梯的形成机制和实验观测方法。
2026-01-21 physics.plasm-ph
Flux-driven turbulent transport using penalisation in the Hasegawa-Wakatani system
本文通过P-FLARE赝谱代码模拟修正的Hasegawa-Wakatani系统，研究通量驱动湍流输运，发现剖面刚度源于临界参数附近带状流水平差异及滞后回线。
2025-10-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
