Installé sur un satellite à défilement en orbite basse, de façon à pouvoir repasser régulièrement au-dessus d’un même point, l’altimètre est un appareil radar : il émet un signal à très haute fréquence (typiquement 2 000 impulsions par seconde) à la verticale du satellite, qui voyage jusqu’à rencontrer un obstacle. L’antenne de l’altimètre reçoit en retour « l’écho radar » réfléchi.

Le temps écoulé entre l’émission du signal et la réception de l’écho permet, par calcul, d’obtenir la distance entre l’obstacle (dans notre cas l’océan) et le satellite : elle est obtenue par simple multiplication du temps par la vitesse de la lumière, à laquelle se propagent les ondes électromagnétiques (voir encadré).

L’observation des océans se heurte à un obstacle majeur : les ondes radio ne pénètrent pas en profondeur, les mesures se limitent donc à la surface. La hauteur des mers par rapport à la Terre doit ensuite être estimée d’après une surface de référence terrestre choisie arbitrairement.

En pratique, cette mesure théorique doit, pour atteindre le niveau de précision souhaité, subir des corrections qui tiennent compte des perturbations du satellite sur son orbite et de celles des ondes lors du passage dans l’atmosphère.