Recurrences are close returns of a given state in a time series, and can be used to identify different dynamical regimes and other related phenomena, being particularly suited for analyzing experimental data. In this work, we use recurrence quantification analysis to investigate dynamical patterns in scalar data series obtained from measurements of floating potential and ion saturation current at the plasma edge of the Tokamak Chauffage Alfvén Brésilien [R. M. O. Galvão et al, Plasma Phys. Controlled Fusion43, 1181 (2001)]. We consider plasma discharges with and without the application of radial electric bias, and also with two different regimes of current ramp. Our results indicate that biasing improves confinement through destroying highly recurrent regions within the plasma column that enhance particle and heat transport.

1.
2.
A. J.
Wootton
,
B. A.
Carreras
,
H.
Matsumoto
,
K.
McGuire
,
W. A.
Peebles
,
Ch. P.
Ritz
,
P. W.
Terry
, and
S. J.
Zweben
,
Phys. Fluids B
2
,
2879
(
1990
).
3.
C.
Hidalgo
,
C.
Alejaldre
,
A.
Alonso
,
J.
Alonso
,
L.
Almoguera
,
F.
de Aragón
,
E.
Ascasíbar
,
A.
Baciero
,
R.
Balbín
,
E.
Blanco
,
J.
Botija
,
B.
Brañas
,
E.
Calderón
,
A.
Cappa
,
J. A.
Carmona
,
R.
Carrasco
,
F.
Castejón
,
J. R.
Cepero
,
A. A.
Chmyga
,
J.
Doncel
,
N. B.
Dreval
,
S.
Eguilior
,
L.
Eliseev
,
T.
Estrada
,
J. A.
Ferreira
,
A.
Fernández
,
J. M.
Fontdecaba
,
C.
Fuentes
,
A.
García
,
I.
García-Cortés
,
B.
Gonçalves
,
J.
Guasp
,
J.
Herranz
,
A.
Hidalgo
,
R.
Jiménez
,
J. A.
Jiménez
,
D.
Jiménez-Rey
,
I.
Kirpitchev
,
S. M.
Khrebtov
,
A. D.
Komarov
,
A. S.
Kozachok
,
L.
Krupnik
,
F.
Lapayese
,
M.
Liniers
,
D.
López-Bruna
,
A.
López-Fraguas
,
J.
López-Rázola
,
A.
López-Sánchez
,
E.
de la Luna
,
G.
Marcon
,
R.
Martín
,
K. J.
McCarthy
,
F.
Medina
,
M.
Medrano
,
A. V.
Melnikov
,
P.
Méndez
,
B.
van Milligen
,
I. S.
Nedzelskiy
,
M.
Ochando
,
O.
Orozco
,
J. L.
de Pablos
,
L.
Pacios
,
I.
Pastor
,
M. A.
Pedrosa
,
A.
de la Peña
,
A.
Pereira
,
A.
Petrov
,
S.
Petrov
,
A.
Portas
,
D.
Rapisarda
,
L.
Rodríguez-Rodrigo
,
E.
Rodríguez-Solano
,
J.
Romero
,
A.
Salas
,
E.
Sánchez
,
J.
Sánchez
,
M.
Sánchez
,
K.
Sarksian
,
C.
Silva
,
S.
Schchepetov
,
N.
Skvortsova
,
F.
Tabarés
,
D.
Tafalla
,
A.
Tolkachev
,
V.
Tribaldos
,
I.
Vargas
,
J.
Vega
,
G.
Wolfers
, and
B.
Zurro
,
Nucl. Fusion
45
,
S266
(
2005
).
4.
A. J.
Wootton
,
M. E.
Austin
,
R. D.
Bengtson
,
J. A.
Boedo
,
R. V.
Bravenec
,
D. L.
Brower
,
J. Y.
Chen
,
G.
Cima
,
P. H.
Diamond
,
R. D.
Durst
,
P. H.
Edmonds
,
S. P.
Fan
,
M. S.
Foster
,
J. C.
Forster
,
R.
Gandy
,
K. W.
Gentle
,
R. L.
Hickok
,
Y. X.
Hey
,
S. K.
Kim
,
Y. J.
Kim
,
H.
Lin
,
N. C.
Luhmann
,
S. C.
McCool
,
W. H.
Miner
,
A.
Ouroua
,
D. M.
Patterson
,
W. A.
Peebles
,
P. E.
Phillips
,
B.
Richards
,
C. P.
Ritz
,
T. L.
Rhodes
,
D. W.
Ross
,
W. L.
Rowan
,
P. M.
Schoch
,
D.
Sing
,
E. J.
Synakowski
,
P. W.
Terry
,
K. W.
Wenzel
,
J. C.
Wiley
,
X. Z.
Yang
,
X. H.
Yu
,
Z.
Zhang
, and
S. B.
Zheng
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
30
,
1479
(
1988
).
5.
M.
Baptista
,
I. L.
Caldas
,
M. V. A. P.
Heller
, and
A. A.
Ferreira
,
Phys. Plasmas
10
,
1283
(
2003
).
6.
P. J.
Morrison
and
B. A.
Shadwick
,
Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul.
13
,
130
(
2008
).
7.
B. N.
Kuvshinov
and
T. J.
Schep
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
650
(
2000
).
8.
Y.
Xu
,
R. R.
Weynants
,
S.
Jachmich
,
M.
Van Schoor
,
M.
Vergote
,
P.
Peleman
,
M. W.
Jakubowski
,
M.
Mitri
,
D.
Reiser
,
B.
Unterberg
, and
K. H.
Finken
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
165003
(
2006
).
9.
N.
Marwan
and
J.
Kurths
,
Phys. Lett. A
302
,
299
(
2002
).
10.
Z. O.
Guimarães-Filho
,
I. L.
Caldas
,
R. L.
Viana
,
J.
Kurths
,
I. C.
Nascimento
, and
Yu. K.
Kuznetsov
,
Phys. Lett. A
372
,
1088
(
2008
).
11.
J. P.
Eckmann
,
S. O.
Kamphorst
, and
D.
Ruelle
,
Europhys. Lett.
4
,
973
(
1987
).
13.
C. L.
Webber
and
J. P.
Zbilut
,
J. Appl. Physiol.
76
,
965
(
1994
).
14.
N.
Marwan
,
M. H.
Trauth
,
M.
Vuille
, and
J.
Kurths
,
Clim. Dyn.
21
,
317
(
2003
).
15.
J. A.
Hołyst
,
M.
Zebrowska
, and
K.
Urbanowicz
,
Eur. Phys. J. B
20
,
531
(
2001
).
16.
J.
Kurths
,
U.
Schwarz
,
C. P.
Sonett
, and
U.
Parlitz
,
Nonlinear Processes Geophys.
1
,
72
(
1994
);
N.
Marwan
,
M.
Thiel
, and
N. R.
Nowaczyk
,
Nonlinear Processes Geophys.
9
,
325
(
2002
).
17.
N.
Marwan
,
N.
Wessel
,
U.
Meyerfeldt
,
A.
Schirdewan
, and
J.
Kurths
,
Phys. Rev. E
66
,
026702
(
2002
).
18.
T. K.
March
,
S. C.
Chapman
, and
R. O.
Dendy
,
Geophys. Res. Lett.
32
,
L04101
, doi:10.1029/2004GL021677 (
2005
);
T. K.
March
,
S. C.
Chapman
, and
R. O.
Dendy
,
Physica D
200
,
171
(
2005
).
19.
R. O.
Dendy
and
S. C.
Chapman
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
48
,
B313
(
2006
).
20.
R. M. O.
Galvão
,
V.
Bellintani
, Jr.
,
R. D.
Bengtson
,
A. G.
Elfimov
,
J. I.
Elizondo
,
A. N.
Fagundes
,
A. A.
Ferreira
,
A. M. M.
Fonseca
,
Yu. K.
Kuznetsov
,
E. A.
Lerche
,
I. C.
Nascimento
,
L. F.
Ruchko
,
W. P.
de Sá
,
E. A.
Saettone
,
E. K.
Sanada
,
J. H. F.
Severo
,
R. P.
da Silva
,
V. S.
Tsypin
,
O. C.
Usuriaga
, and
A.
Vannucci
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
43
,
A299
(
2001
).
21.
A. A.
Ferreira
,
M. V. A. P.
Heller
,
I. L.
Caldas
,
E. A.
Lerche
,
L. F.
Ruchko
, and
L. A.
Baccalá
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
46
,
669
(
2004
).
22.
W.
Horton
and
A.
Hasegawa
,
Chaos
4
,
227
(
1994
).
23.
G. Z.
dos Santos Lima
,
Z. O.
Guimarães-Filho
,
I. L.
Caldas
,
I. C.
Nascimento
,
Yu. K.
Kuznetsov
,
A. M.
Batista
,
S. R.
Lopes
, and
R. L.
Viana
,
Phys. Plasmas
16
,
042508
(
2009
).
24.
I. C.
Nascimento
,
Y. K.
Kuznetsov
,
J. H. F.
Severo
,
A. M. M.
Fonseca
,
A.
Elfimov
,
V.
Bellintani
,
M.
Machida
,
M. V. A. P.
Heller
,
R. M. O.
Galvão
,
E. K.
Sanada
, and
J. I.
Elizondo
,
Nucl. Fusion
45
,
796
(
2005
).
25.
I. C.
Nascimento
,
Yu. K.
Kuznetsov
,
Z. O.
Guimarães-Filho
,
I.
El Chamaa-Neto
,
O.
Usuriaga
,
A. M. M.
Fonseca
,
R. M. O.
Galvo
,
I. L.
Caldas
,
J. H. F.
Severo
,
I. B.
Semenov
,
C.
Ribeiro
,
M. V. A. P.
Heller
,
V.
Bellintani
,
J. I.
Elizondo
, and
E.
Sanada
,
Nucl. Fusion
47
,
1570
(
2007
).
26.
F.
Takens
, in
Dynamical Systems and Turbulence, Warwick 1980
, Vol.
898
, edited by
D. A.
Rand
and
L. S.
Young
(
Springer-Verlag
,
Berlin
,
1981
).
27.
H.
Kantz
and
T.
Schreiber
,
Nonlinear Time Series Analysis
(
Cambridge University Press
,
Cambridge
,
1997
).
28.
F. M.
Atay
and
Y.
Altintas
,
Phys. Rev. E
59
,
6593
(
1999
).
29.
M.
Thiel
,
M. C.
Romano
, and
J.
Kurths
,
Phys. Lett. A
330
,
343
(
2004
).
30.
J. P.
Zbilut
and
C. L.
Webber
, Jr.
,
Phys. Lett. A
171
,
199
(
1992
).
31.
N.
Marwan
,
M. C.
Romano
,
M.
Thiel
, and
J.
Kurths
,
Phys. Rep.
438
,
237
(
2007
).
32.
Freely available software for obtaining RPs and performing RQA is listed in http://www.recurrence-plot.tk/programmes.php.
33.
L. L.
Trulla
,
A.
Giuliani
,
J. P.
Zbilut
, and
C. L.
Webber
, Jr.
,
Phys. Lett. A
223
,
255
(
1996
).
34.
E.
Ott
,
Chaos in Dynamical Systems
(
Cambridge University Press
,
Cambridge
,
1992
).
35.
S. J.
Camargo
,
B. D.
Scott
, and
D.
Biskamp
,
Phys. Plasmas
3
,
3912
(
1996
).
36.
A.
Hasegawa
and
M.
Wakatani
,
Phys. Rev. Lett.
50
,
682
(
1983
).
37.
C.
Rodrigues Neto
,
Z. O.
Guimaraes-Filho
,
I. L.
Caldas
,
I. C.
Nascimento
, and
Yu. K.
Kuznetsov
,
Phys. Plasmas
15
,
082311
(
2008
).
38.
S.
Schinkel
,
N.
Marwan
,
O.
Dimyer
, and
J.
Kurths
,
Phys. Lett. A
373
,
2245
(
2009
).
39.
M. J.
Schaffer
,
J. E.
Menard
,
M. P.
Aldan
,
J. M.
Bialek
,
T. E.
Evans
, and
R. A.
Moyer
,
Nucl. Fusion
48
,
024004
(
2008
).
40.
K. H.
Finken
,
T. E.
Evans
,
D.
Reiter
,
K. H.
Spatschek
, and
W.
Suttrop
,
Nucl. Fusion
48
,
024001
(
2008
).
41.
S. E.
Sharapov
,
F. M.
Poli
, and
JET-EFDA Contributors
, in
35th EPS Conference on Plasma Physics
,
Europhysics Conference Abstracts
Vol.
32D
, Hersonissos,
2008
, edited by
P.
Lalousis
and
S.
Moustaizis
(
European Physical Society
,
Lausanne
,
2008
), p.
4
071
.
You do not currently have access to this content.