Recent experiments have noted the coexistence of multiple shearing fields in edge turbulence, and have observed that the shearing population ratios evolve as the L–H transition is approached. A novel model including zonal flows (ZFs), geodesic acoustic modes (GAMs) and turbulence as a zero-dimensional self-consistent two predator–one prey system with multiple frequency shearings is proposed. ZF with finite frequency (i.e. GAM) can have different shearing dynamics from that with zero frequency, because of the finite shearing field autocorrelation times. Decomposing the broadband ZF spectrum into the two populations enables us to assign different shearing weights to the components of the shearing field. We define states with no ZF and GAM as an L-mode-like state, that with ZF and without GAM as an ZF-only state, with GAM and without ZF as a GAM-only state and both with ZF and GAM as the coexistence state. To resolve the origins of multiple shear coexistence, mode-competition effects are introduced. These originate from higher order perturbation of wave populations. The model exhibits a sequence of transitions between various states as the net driving flux increases. For some parameters, bistability of ZF and GAM is evident, which predicts hysteretic behaviour in the turbulence intensity field during power ramp up/down studies. The presence of noise due to ambient turbulence offers a mechanism to explain the bursts and pulsations observed in the turbulence field prior to the L–H transition.
最近の実験では、エッジ乱流における複数のシアリングの共存が観測され、L–H遷移に近づくにつれてシアリング集団の割合が変化することが確認されている。帯状流（ZF）と測地線音響モード（GAM）を乱流とともに、複数の周波数シアリングを持つゼロ次元の自己無撞着な二捕食者–一被捕食者系として記述する新しいモデルを提案する。有限周波数を持つZF（すなわちGAM）は、有限のシアリング場自己相関時間を持つため、ゼロ周波数のZFとは異なるシアリングダイナミクスを示すことができる。広帯域のZFスペクトルを二つの集団に分解することで、シアリング場の各成分に異なるシアリング重みを割り当てることが可能となる。ZFもGAMも存在しない状態をLモード様状態、ZFのみが存在する状態をZFのみ状態、GAMのみが存在する状態をGAMのみ状態、ZFとGAMの両方が存在する状態を共存状態と定義する。複数のシアリングの共存の起源を解明するため、モード間競争効果を導入する。これらの効果は、波動集団の高次摂動に由来する。このモデルは、正味の駆動フラックスが増加するにつれて、各状態間の遷移系列を示す。特定のパラメータでは、ZFとGAMの双安定性が明瞭に現れ、これは出力電力の増減過程における乱流強度のヒステリシス挙動を予測する。周囲乱流によるノイズの存在は、L–H遷移前に観測される乱流場のバーストやパルス現象を説明するメカニズムを提供する。