The global dynamics of geodesic acoustic modes (GAMs) is studied analytically and by means of gyrokinetic simulations for several equilibria with flat and nonuniform profiles. In particular, the effects of phase mixing via the continuum spectrum in the presence of a temperature gradient are investigated. We show that the frequency of GAM is not constant but can evolve in time because of the increase of the radial wavenumber. As a consequence, also the radial velocity of GAM increases in time. Thus, this study reduces the discrepancy between the linear theory and the experiments, in which strong velocities of GAM are generally observed. An estimate of phase and group velocity is given for simulations performed with experimental parameter values.

1.
2.
C.
Hidalgo
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
37
,
A53
(
1995
).
3.
P. H.
Diamond
,
S.-I.
Itoh
,
K.
Itoh
, and
T. S.
Hahm
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
47
,
R35
(
2005
).
4.
E.-J.
Kim
and
P. H.
Diamond
,
Phys. Plasmas
9
,
4530
(
2001
).
5.
F.
Palermo
,
X.
Garbet
,
A.
Ghizzo
,
T.
Cartier-Michaud
,
P.
Ghendrih
,
V.
Grandgirard
, and
Y.
Sarazin
,
Phys. Plasmas
22
,
042304
(
2015
).
6.
F.
Palermo
,
X.
Garbet
, and
A.
Ghizzo
,
Eur. Phys. J. D
69
,
8
(
2015
).
7.
A.
Ghizzo
and
F.
Palermo
,
Phys. Plasmas
22
,
082303
(
2015
).
8.
A.
Ghizzo
and
F.
Palermo
,
Phys. Plasmas
22
,
082304
(
2015
).
9.
N.
Winsor
,
J. L.
Johnson
, and
J. M.
Dawson
,
Phys. Fluids
11
,
2448
(
1968
).
10.
N.
Miyato
,
Y.
Kishimoto
, and
J.
Li
,
Phys. Plasmas
11
,
5557
(
2004
).
11.
P.
Angelino
,
A.
Bottino
,
R.
Hatzky
,
S.
Jolliet
,
O.
Sauter
,
T. M.
Tran
, and
L.
Villard
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
48
,
557
(
2006
).
12.
N.
Tronko
,
A.
Bottino
, and
E.
Sonnendrücker
,
Phys. Plasmas
23
,
082505
(
2016
).
14.
G. D.
Conway
,
C.
Troster
,
B.
Scott
,
K.
Hallatschek
, and
ASDEX Upgrade Team
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
50
,
055009
(
2008
).
15.
G.
Wang
,
W. A.
Peebles
,
T. L.
Rhodes
,
M. E.
Austin
,
Z.
Yan
,
G. R.
McKee
,
R. J.
La Haye
,
K. H.
Burrell
,
E. J.
Doyle
,
J. C.
Hillesheim
,
M. J.
Lanctot
,
R.
Nazikian
,
C. C.
Petty
,
L.
Schmitz
,
S.
Smith
,
E. J.
Strait
,
M.
Van Zeeland
, and
L.
Zeng
,
Phys. Plasmas
20
,
092501
(
2013
).
16.
C. A.
de Meijere
,
S.
Coda
,
Z.
Huang
,
L.
Vermare
,
T.
Vernay
,
V.
Vuille
,
S.
Brunner
,
J.
Dominski
,
P.
Hennequin
,
A.
Krämer-Flecken
,
G.
Merlo
,
L.
Porte
, and
L.
Villard
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
56
,
072001
(
2014
).
17.
G. R.
McKee
,
D. K.
Gupta
,
R. J.
Fonck
,
D. J.
Schlossberg
,
M. W.
Shafer
, and
P.
Gohil
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
48
,
S123
(
2006
).
18.
P.
Simon
, Ph.D. thesis,
Univ. Stuttgart
,
2017
.
19.
T.
Ido
,
Y.
Miura
,
K.
Hoshino
,
K.
Kamiya
,
Y.
Hamada
,
A.
Nishizawa
,
Y.
Kawasumi
,
H.
Ogawa
,
Y.
Nagashima
,
K.
Shinohara
,
Y.
Kusama
, and
JFT-2M Group
,
Nucl. Fusion
46
,
512
(
2006
).
20.
M.
Sasaki
,
K.
Itoh
,
A.
Ejiri
, and
Y.
Takase
,
Contrib. Plasma Phys.
48
,
68
(
2008
).
21.
K.
Itoh
,
S.-I.
Itoh
,
P. H.
Diamond
,
A.
Fujisawa
,
M.
Yagy
,
T.
Watari
,
Y.
Nagashima
, and
A.
Fukuyama
,
Plasma Fusion Res.: Rapid Commun.
1
,
37
(
2006
).
22.
C.
Nguyen
,
X.
Garbet
, and
A. I.
Smolyakov
,
Phys. Plasmas
15
,
112502
(
2008
).
23.
Z.
Qiu
,
L.
Chen
, and
F.
Zonca
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
51
,
012001
(
2009
).
24.
A. G.
Elfimov
,
A. I.
Smolyakov
,
A. V.
Melnikov
, and
R. M. O.
Galvao
,
Phys. Plasmas
20
,
052116
(
2013
).
25.
A. I.
Smolyakov
,
M. F.
Bashir
,
A. G.
Elfimov
,
M.
Yagi
, and
N.
Miyato
,
Plasma Phys. Rep.
42
,
407
(
2016
).
26.
F.
Zonca
and
L.
Chen
,
Europhys. Lett.
83
,
35001
(
2008
).
27.
H.
Sugama
and
T.-H.
Watanabe
,
J. Plasma Phys.
72
,
825
(
2006
).
28.
R.
Hager
and
K.
Hallatschek
,
Phys. Plasmas
16
,
072503
(
2009
).
29.
M.
Sasaki
,
K.
Itoh
,
N.
Kasuya
,
K.
Hallatschek
, and
S. I.
Itoh
,
Plasma Fusion Res.
8
,
1403010
(
2013
).
30.
Z.
Qiu
,
L.
Chen
, and
F.
Zonca
,
Phys. Plasmas
22
,
042512
(
2015
).
31.
F.
Palermo
,
A.
Biancalani
,
C.
Angioni
,
F.
Zonca
, and
A.
Bottino
,
Europhys. Lett.
115
,
15001
(
2016
).
32.
F.
Palermo
,
A.
Biancalani
,
C.
Angioni
,
F.
Zonca
,
A.
Bottino
,
G.
Conway
, and
E.
Poli
, in
43
rd
EPS Conference on Plasma Physics
(
2016
), p.
P1.046
.
33.
A.
Biancalani
,
F.
Palermo
,
C.
Angioni
,
A.
Bottino
, and
F.
Zonca
,
Phys. Plasmas
23
,
112115
(
2016
).
34.
A.
Bottino
,
T.
Vernay
,
B.
Scott
,
S.
Brunner
,
R.
Hatzky
,
S.
Jolliet
,
B. F.
McMillan
,
T. M.
Tran
, and
L.
Villard
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
53
,
124027
(
2011
).
35.
S.
Jolliet
,
A.
Bottino
,
P.
Angelino
,
R.
Hatzky
,
T. M.
Tran
,
B. F.
McMillan
,
O.
Sauter
,
K.
Appert
,
Y.
Idomura
, and
L.
Villard
,
Comput. Phys. Commun.
177
,
409
(
2007
).
36.
A.
Bottino
and
E.
Sonnendrücker
,
J. Plasma Phys.
81
,
435810501
(
2015
).
37.
T. S.
Hahm
,
W. W.
Lee
, and
A.
Brizard
,
Phys. Fluids
31
,
1940
(
1988
).
38.
A. J.
Brizard
and
T. S.
Hahm
,
Rev. Mod. Phys.
79
,
421
(
2007
).
39.
H.
Sugama
,
Phys. Plasmas
7
,
466
(
2000
).
40.
B.
Scott
and
J.
Smirnov
,
Phys. Plasmas
17
,
112302
(
2010
).
41.
H.
Sugama
and
T.-H.
Watanabe
,
J. Plasma Phys.
74
,
139
(
2008
).
42.
X. Q.
Xu
,
E.
Belli
,
K.
Bodi
,
J.
Candy
,
C. S.
Chang
,
R. H.
Cohen
,
P.
Colella
,
A. M.
Dimits
,
M. R.
Dorr
,
Z.
Gao
,
J. A.
Hittinger
,
S.
Ko
,
S.
Krasheninnikov
,
G. R.
McKee
,
W. M.
Nevins
,
T. D.
Rognlien
,
P. B.
Snyder
,
J.
Suh
, and
M. V.
Umansky
,
Nucl. Fusion
49
,
065023
(
2009
).
43.
M.
Sasaki
,
K.
Itoh
,
A.
Ejiri
, and
Y.
Takase
,
J. Plasma Phys.
75
,
721
(
2009
).
44.
45.
U.
Stroth
,
A.
Banón Navarro
,
G. D.
Conway
,
T.
Görler
,
T.
Happel
,
P.
Hennequin
,
C.
Lechte
,
P.
Manz
,
P.
Simon
,
A.
Biancalani
,
E.
Blanco
,
C.
Bottereau
,
F.
Clairet
,
S.
Coda
,
T.
Eibert
,
T.
Estrada
,
A.
Fasoli
,
L.
Guimarais
,
Ö.
Gürcan
,
Z.
Huang
,
F.
Jenko
,
W.
Kasparek
,
C.
Koenen
,
A.
Krämer-Flecken
,
M. E.
Manso
,
A.
Medvedeva
,
D.
Molina
,
V.
Nikolaeva
,
B.
Plaum
,
L.
Porte
,
D.
Prisiazhniuk
,
T.
Ribeiro
,
B. D.
Scott
,
U.
Siart
,
A.
Storelli
,
L.
Vermare
,
S.
Wolf
, and
ASDEX Upgrade Team
,
Nucl. Fusion
55
,
083027
(
2015
).
46.
Z.
Qiu
,
F.
Zonca
, and
L.
Chen
,
Plasma Sci. Technol.
13
,
257
(
2011
).
47.
M. N.
Rosenbluth
and
F. L.
Hinton
,
Phys. Rev. Lett.
80
,
724
(
1998
).
You do not currently have access to this content.