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Lexikon der Geowissenschaften: hot spot

hot spot, 1) Fernerkundung: a) Reflexionsmaximum elektromagnetischer Strahlung an Vegetation-Boden-Oberflächen bei Variation der Beobachtungsrichtung, wenn die Sonne als ausschließliche Strahlungsquelle direkt hinter dem Beobachter (dem Sensor) steht. Ist diese Bedingung gegeben, wird ein Höchstmaß an sonnenbeschienener Vegetation gesehen, während Schatten in der Vegetationsbedeckung oder am Boden durch die besonnten Anteile größtenteils abgedeckt werden. Das Maximum der Reflexion in retrosolarer Richtung wird von Form und Neigung (leaf-angle distribution, LAD) reflektierender Blattformationen abhängen. Die Amplitude der Hot-spot-Reflexion nimmt in Funktion zunehmender Zenitdistanz der Sonne ab. Das Ausmaß an Hot-spot-Reflexion variiert in Funktion der horizontalen und vertikalen Struktur der Vegetationsbedeckung. Die Messung von Hot-spot-Reflexionswerten gestattet die Abschätzung von Biomasse und Grad der Bodenbedeckung. Aus der Veränderung der bidirektionalen Reflexionsfunktion (BDRF) im Bereich des hot spot können Aussagen über Blattformen und Blattgrößen getroffen werden. Der Hot-spot-Effekt wird in der Atmospärenforschung Heiligenschein, in der planetaren Physik Oppositionseffekt genannt.

b) lokal ausgeprägte Temperaturmaxima in Thermalbildern. Die Emission von elektromagnetischer Strahlung im thermalen Infrarot (Wärmestrahlung) ist für spezifische Bereiche der Erdoberfläche und unter speziellen Konditionen signifikant höher als in den umgebenden Bereichen. Damit sind Rückschlüsse auf thermale Strahlungsmaxima in urbanen Bereichen, die auf maximale Versiegelungsgrade verorten, aber auch auf thermale Strahlungsmaxima, die auf Umweltbelastungen hinweisen. Wichtige Beispiele sind die Dokumentation von Temperaturfahnen in Mündungsbereichen aufgeheizter Kühlwässer von Kraftwerken in Flüsse und Seen oder lokale Temperaturextrema in Deponieflächen, die auf chemische Aktivität unter Luftabschluß und/oder auf Austritte von aufgeheizten kontaminierten Deponiewässern in Vorfluter schließen lassen.

2) Geologie: mantle plume, 100-200 km großes, quasi-stationäres Gebiet, das sich über ein mehr oder minder zirkular begrenztes Areal auf der Erdoberfläche erstreckt, und das sich durch vulkanische Aktivität und/oder durch eine hohe Wärmeflußdichte an der Erdoberfläche auszeichnet. Hot spots finden sich sowohl im Inneren von ozeanischen und kontinentalen Platten als auch an divergenten Plattengrenzen. Durch den Aufstieg eines Plumes in den obersten Erdmantel kommt es zur Entstehung von Magmenkammern, aus denen Intrusionsprozesse in die Lithosphäre stattfinden. Die Magmen sind partielle Mantelschmelzen, die sich in Tiefen oberhalb 100 km im höchsten Teil von Manteldiapiren bilden, die von der Erdkern-Erdmantelgrenze aufsteigen. Sie sind gegenüber normalen Ozeanrückenbasalten an leichten Spurenelementen angereichert. Die mehr oder minder kontinuierliche Bewegung der ozeanischen Lithosphäre über einen sublithosphärischen hot spot verfrachtet daher auch die bereits innerhalb der Lithosphäre extrudierten und intrudierten magmatischen Produkte. Eine kontinuierliche Zufuhr von Magmen aus einem quasi-stationären hot spot, der im tieferen Erdmantel liegt, erzeugt auf diese Weise an der Oberfläche der Lithosphärenplatte eine vulkanische "Spur", die die Bewegungsbahn der Platte als "Brennspur" nachzeichnet, auch vergleichbar mit der Rauchfahne (englisch: plume) in der über einen rauchenden Schornstein hinwegziehenden Luftmasse. Auf den ozeanischen Platten ist diese Brennspur deutlicher ausgeprägter als auf den kontinentalen Platten und zeigt eine lineare, nach dem Alter geordnete Aufreihung inaktiv gewordener Zentren über mehrere 100 oder 1000 km, an deren Ende das aktive Zentrum liegt. Hotspots, die auf divergenten Plattengrenzen aktiv sind, hinterlassen auf beiden Platten eine Spur (z.B. Walfisch- und Tristan-da-Cunha-Rücken). Die systematische Altersabfolge von Vulkanen entlang ozeanischer Inselketten ist deshalb neben dem magnetischen Streifenmuster der ozeanischen Kruste der wichtigste quantitative Parameter zur Bestimmung von Bewegungsrichtung und Bewegungsrate der Platten relativ zum sublithosphärischen Mantel. Von "absoluten" Plattenbewegungen in einem global integrierten Rahmen kann man aber trotzdem nur beschränkt sprechen, da sich wahrscheinlich auch die tieferen Teile des Mantels zusammen mit ihren hot spots mit Geschwindigkeiten von einigen Millimetern (bis Zentimetern) pro Jahr relativ verschieben. Die am besten bekannten Hot-spot-Spuren befinden sich im Bereich der Pazifischen Platte, wo sich entsprechend der gegenwärtigen Bewegungsrichtung viele vulkanische Inseln und Seamounts in WNW-orientierten Ketten aneinanderreihen. Die längste und am besten dokumentierte vulkanische Inselkette des Pazifiks hat ihren Ausgangspunkt an dem hot spot, der sich heute unter der Inselgruppe von Hawaii befindet. Die Hawaii-Inseln sind der jüngste Teil der Hawaii-Emperor-Kette und das Produkt einer scheinbar extrem langlebigen Magmenproduktion, die seit mindestens 80 Mio. Jahren andauert. Die Hawaii-Emperor-Kette ist ungefähr 6000 km lang und besitzt eine deutliche Knickstelle zwischen der jüngeren WNW-streichenden Hawaii-Kette und der älteren NNW-streichenden Emperor-Kette. Aus der Altersabfolge der Vulkane entlang der Inselkette läßt sich eine durchschnittliche Bewegungsrate der Pazifischen Platte über den Hawaii-Hot-spot von ca. 8 cm/a bestimmen. Das Auftreten von hot spots unter Kontinenten kann zum Auseinanderbrechen eines Kontinents führen. Aus dem hot spot kann sich ein lineares Rift entwickeln, das sich in der weiteren Entwicklung als Mittelozeanischer Rücken darstellt.

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