理解陡梯度中环形漂移波的全局理论

近期大规模全局回旋动理学模拟发现，具有非常规模结构和非基态本征态的环形漂移波（不同于典型的气球模结构）变得重要，尤其在强梯度边缘等离子体中占主导地位[参见 Xie 和 Xiao, Phys. Plasmas, 22, 090703 (2015)]。通过模型二维本征方程的直接数值解和采用 WKB-气球模方法的解析理论，研究了这种陡边缘密度和温度梯度下漂移波的全局稳定性和模结构。理论与数值解吻合得很好。我们的结果表明：(i) 非基态本征态和非常规模结构普遍存在，并可由两个参数“量子数”$l$ 和气球模角 $\vartheta_k$ 大致描述；(ii) 局域模型可能大幅高估增长率，比如超过 $50\%$；(iii) 狭窄的陡平衡剖面导致扭曲（三角形）径向模结构。通过速度空间积分，半局域理论预测，最不稳定的离子温度梯度模从基态 $l=0$ 到非基态 $l=1$ 的临界跃变梯度为 $L_T^{-1}R\sim50$。这些特征可能对湍流输运产生重要影响。