Le but de l'altimétrie satellitaire est d'établir une cartographie de très grande exactitude du niveau des océans sur tout le Globe (de niveau centimétrique). A partir de cette topographie de la surface de l'Océan, on peut mettre mettre en évidence les creux et les bosses de plusieurs dizaines de centimètres générés par la circulation océanique et "voir" ainsi l'Océan en mouvement. Cette technique s'inscrit dans le cadre des études sur l'évolution globale du climat et de son interaction avec les grands courants océaniques.

La détermination de la forme de la surface de la mer par altimétrie satellitaire date, schématiquement, des missions américaines SEASAT (lancée en 1978) et GEOSAT (1984). De ce concept de mesure spatiale découlent la mise en évidence et la compréhension de phénomènes océanographiques ; pour les plus importants :

• les marées océaniques,
• les grands courants océaniques, qui ont leur propre topographie (de 1 m à qq cm par rapport à une surface moyenne) éventuellement variable en fonction des saisons et des années, notamment en amplitude,
• les variations du niveau moyen de la surface des océans (se chiffrent en mm / an).

L'amplitude et la signature des phénomènes océanographiques recherchés sont situés en limite des potentialités de détection des systèmes actuels (sol et espace). De plus, leurs échelles temporelles et spatiales sont souvent très variées et nécessitent, autant que possible, l'utilisation de plusieurs satellites altimétriques :

• le phasage différent de leurs orbites (inclinaison, période de répétitivité) permet d'obtenir une large distribution spatio-temporelle (couvrant tous les océans ou presque) ;
  
• l'étude de phénomènes séculaires (e.g. l'évolution du niveau moyen des mers avec une précision de 1 mm par an voire moins) nécessite la programmation de nombreuses missions successives, soit sur plus de 10 ans.

Principe de la mesure

Le principe consiste à mesurer la hauteur du satellite altimétrique par rapport à la surface instantanée de la mer. Ceci s'effectue par un radar automatique à bord, qui émet une onde d'environ 13 GigaHz qui se réfléchit sur la surface de l'eau et est renvoyée vers le satellite ; le système délivre des hauteurs toutes les secondes.

Le radar altimétrique, outre son altitude par rapport à la surface de la mer qu'il survole, mesure la hauteur des vagues et la vitesse du vent.

La hauteur de la mer est déduite de la soustraction suivante: altitude (obtenue par calcul d'orbite) du satellite moins distance mesurée. La précision instantanée de la mesure est de 2-3 cm, actuellement. La précision de l'orbite est le domaine qui a connu les progrès les plus importants ces dernières années, permmettant de passer de d'une précision d'un demi-mètre dans les années 80 à 2-3 cm aujourd'hui.

Cette précision nécessite de prendre en compte les effets de propagation de l'onde radar quand elle traverse la ionosphère et l'atmosphère.