We investigate the effect of varying the ion temperature gradient (ITG) and toroidal equilibrium scale sheared flow on ion-scale turbulence in the outer core of MAST by means of local gyrokinetic simulations. We show that nonlinear simulations reproduce the experimental ion heat flux and that the experimentally measured values of the ITG and the flow shear lie close to the turbulence threshold. We demonstrate that the system is subcritical in the presence of flow shear, i.e., the system is formally stable to small perturbations, but transitions to a turbulent state given a large enough initial perturbation. We propose that the transition to subcritical turbulence occurs via an intermediate state dominated by low number of coherent long-lived structures, close to threshold, which increase in number as the system is taken away from the threshold into the more strongly turbulent regime, until they fill the domain and a more conventional turbulence emerges. We show that the properties of turbulence are effectively functions of the distance to threshold, as quantified by the ion heat flux. We make quantitative comparisons of correlation lengths, times, and amplitudes between our simulations and experimental measurements using the MAST BES diagnostic. We find reasonable agreement of the correlation properties, most notably of the correlation time, for which significant discrepancies were found in previous numerical studies of MAST turbulence.
我々は、MASTの外側コアにおけるイオン温度勾配（ITG）とトロイダル平衡スケールのシア流を変化させた場合のイオンスケール乱流への影響を、局所ジャイロ運動論シミュレーションを用いて調査する。非線形シミュレーションが実験的なイオン熱流束を再現すること、そして実験的に測定されたITGと流れのシアが乱流閾値の近くにあることを示す。我々は、系が流れのシアの存在下で亜臨界的であること、すなわち、系は小さな摂動に対しては形式的に安定であるが、十分に大きな初期摂動が与えられると乱流状態へ遷移することを実証する。我々は、亜臨界乱流への遷移が、閾値近傍で少数のコヒーレントな長寿命構造によって支配される中間状態を経て起こることを提案する。これらの構造は、系が閾値から離れてより強い乱流領域へ移行するにつれて数が増加し、最終的に領域全体を満たして、より通常の乱流が出現する。我々は、乱流の特性が、イオン熱流束によって定量化される閾値からの距離の関数として実効的に変化することを示す。我々は、MAST BES診断を用いた実験測定とシミュレーションの間で、相関長、相関時間、および振幅の定量的比較を行う。その結果、相関特性、特に相関時間について合理的な一致が見られる。これは、MAST乱流の以前の数値研究において有意な不一致が見られた点である。