In collisionless plasma, it is known that linearly stable modes can be destabilized (subcritically) by the presence of structures in phase-space. The growth of such structures is a nonlinear, kinetic mechanism, which provides a channel for free-energy extraction, different from conventional inverse Landau damping. However, such nonlinear growth requires the presence of a seed structure with a relatively large threshold in amplitude. We demonstrate that, in the presence of another, linearly unstable (supercritical) mode, wave–wave coupling can provide a seed, which can lead to subcritical instability by either one of two mechanisms. Both mechanisms hinge on a collaboration between fluid nonlinearity and kinetic nonlinearity. If collisional velocity diffusion is low enough, the seed provided by the supercritical mode overcomes the threshold for nonlinear growth of phase-space structure. Then, the supercritical mode triggers the conventional subcritical instability. If collisional velocity diffusion is too large, the seed is significantly below the threshold, but can still grow by a sustained collaboration between fluid and kinetic nonlinearities. Both of these subcritical instabilities can be triggered, even when the frequency of the supercritical mode is rapidly sweeping. These results were obtained by modeling the subcritical mode kinetically, and the impact of the supercritical mode by simple wave–wave coupling equations. This model is applied to bursty onset of geodesic acoustic modes in an LHD experiment. The model recovers several key features such as relative amplitude, timescales, and phase relations. It suggests that the strongest bursts are subcritical instabilities, with sustained collaboration between fluid and kinetic nonlinearities.
無衝突プラズマにおいて、線形安定なモードは位相空間内の構造の存在によって（亜臨界的に）不安定化され得ることが知られている。そのような構造の成長は非線形的かつ運動論的な機構であり、従来の逆ランダウ減衰とは異なる自由エネルギー抽出の経路を提供する。しかしながら、そのような非線形成長には、比較的大きなしきい値振幅を持つ種構造の存在が必要である。我々は、別の線形不安定（超臨界）モードが存在する場合、波動間結合が種を提供し得ることを実証する。これは、2つの機構のいずれかによって亜臨界不安定性を引き起こし得る。両機構は、流体非線形性と運動論的非線形性の協働に依存している。衝突速度拡散が十分に低い場合、超臨界モードによって提供される種は、位相空間構造の非線形成長のしきい値を超える。その場合、超臨界モードは従来の亜臨界不安定性を誘発する。衝突速度拡散が大きすぎる場合、種はしきい値を大幅に下回るが、流体非線形性と運動論的非線形性の持続的な協働によって依然として成長し得る。これらの亜臨界不安定性は両方とも、超臨界モードの周波数が急速に掃引される場合でも誘発され得る。これらの結果は、亜臨界モードを運動論的にモデル化し、超臨界モードの影響を単純な波動間結合方程式によってモデル化することで得られた。このモデルは、LHD実験における測地線音響モードのバースト的発生に適用される。このモデルは、相対振幅、時間スケール、位相関係などのいくつかの重要な特徴を再現する。これは、最も強いバーストが、流体非線形性と運動論的非線形性の持続的な協働を伴う亜臨界不安定性であることを示唆している。