The long-lived saturated zonal flow (ZF) structures, spontaneously generated by drift-wave (DW) turbulence, are viewed as generators of nonlinear equilibria. Here, we derive a nonlinear evolution equation for the zonal response, valid for arbitrary wavelengths, whose time-asymptotic behaviour corresponds to the nonlinear equilibrium. Its corresponding stability, meanwhile, determines the nature of the ZF instability and the nonlinear up-shift of turbulent transport thresholds. On a shorter-time scale, the temporal evolution of the zonal response describes the DW–ZF generation and the regulation of the DW intensity by the ZFs. As an application, we present a kinetic stability analysis of zonal structures in the ion temperature gradient driven DW turbulence case as well as the corresponding collisionless zonal dissipation rates.
ドリフト波(DW)乱流によって自発的に生成される長寿命の飽和帯状流(ZF)構造は、非線形平衡の生成因子と見なされている。ここでは、任意の波長に対して有効な、帯状応答に関する非線形発展方程式を導出する。その時間漸近的挙動は非線形平衡に対応する。一方、その対応する安定性は、ZF不安定性の性質と、乱流輸送閾値の非線形的上方シフトを決定する。より短い時間スケールでは、帯状応答の時間発展は、DW–ZF生成と、ZFによるDW強度の制御を記述する。応用として、イオン温度勾配駆動DW乱流の場合における帯状構造の運動論的安定性解析と、対応する無衝突帯状散逸率を示す。