$n=1$ 爆炸不稳定性动力学及其在高 $\beta$ 破裂中的作用

本文表明，一些不远离边缘稳定性的低 $n$ 扭曲-气球模在两条截然不同的非线性演化路径之间表现出分岔，这种分岔敏感地依赖于背景输运水平和线性扰动幅度。本工作中研究的特定不稳定性是一个由 $m/n=2/1$ 分量主导的 $n=1$ 模式。它由弱磁剪切中的大压力梯度驱动，可出现在各种高 $\beta$、混合/先进方案中。本文在反剪切平衡中对其进行了研究，其中安全因子极小值附近的区域提供了有利条件。在一定参数范围内，一条相对温和的路径会导致饱和的“长寿命模”，该模式几乎不引起约束退化。在另一个极端，$2/1$ 扰动压力场的四极几何结构演化为气球指状结构，随后从指数增长转变为爆炸式增长。该指状结构最终导致快速破裂，其前兆时间极短，不足以进行任何缓解努力。有趣的是，我们发现饱和的 LLM 状态是亚稳态的，它也可以被有限幅度扰动驱动至爆炸不稳定状态。本文讨论了其与反剪切放电中某些高 $\beta$ 破裂的相似之处。