The transition in the turbulence spectrum from ion-scale dominated regimes to multiscale transport regimes that couple ion and electron scales is studied with gyrokinetic simulations of turbulent transport. The simulations are based on DIII-D high-confinement mode (H-mode) plasma parameters in the tokamak pedestal. The transition is initiated by varying the ion temperature gradient. To our knowledge, no full multiscale simulations of pedestal-like transport have been done previously. The experimental parameters lie in a bifurcation region between the two regimes. At long wavelengths, a complex, ion-direction hybrid mode is the dominant linearly unstable drift wave, while an electron temperature gradient-driven mode is unstable at short wavelengths. In the transition from the multiscale branch to the ion-scale branch, the magnitude of the ion-scale poloidal wavenumber spectrum of the nonlinear turbulent energy flux increases and the magnitude of the high-wavenumber spectrum decreases. The decrease in the electron-scale transport is due to nonlinear mixing with ion-scale fluctuations and the ion-scale-driven zonal flows. A shift in the total energy associated with the fluctuating electrostatic potential intensity from dominantly drift kinetic energy in the multiscale regime to dominantly potential intensity in the ion-scale regime is well-correlated with the trend in the total energy flux.
乱流輸送のジャイロ運動論的シミュレーションを用いて、乱流スペクトルにおけるイオンスケール支配の領域からイオンスケールと電子スケールを結合するマルチスケール輸送領域への遷移を研究した。シミュレーションは、トカマクペデスタルにおけるDIII-D高閉じ込めモード（Hモード）プラズマパラメータに基づいている。遷移はイオン温度勾配を変化させることによって誘起される。我々の知る限り、ペデスタル様輸送の完全なマルチスケールシミュレーションはこれまでに行われていない。実験パラメータは、二つの領域の間の分岐領域に位置している。長波長領域では、複素的なイオン方向のハイブリッドモードが線形支配的な不安定ドリフト波であり、一方、電子温度勾配駆動モードは短波長領域で不安定である。マルチスケール分枝からイオンスケール分枝への遷移において、非線形乱流エネルギー束のイオンスケールポロイダル波数スペクトルの大きさは増大し、高波数スペクトルの大きさは減少する。電子スケール輸送の減少は、イオンスケールの揺らぎとイオンスケール駆動の帯状流との非線形混合に起因する。揺らぐ静電ポテンシャルに関連する全エネルギーのシフトが、マルチスケール領域におけるドリフト運動エネルギー支配からイオンスケール領域におけるポテンシャルエネルギー支配へと変化することは、全エネルギー束の傾向とよく相関している。