Montres altimètres

Fonctionnement et principes

Les montres altimètres se révèlent bien utiles pour de multiples activités de plein air. Comme le principe de base et le fonctionnement de ces montres ne sont pas une évidence pour tout le monde, une clarification générale nous a semblé nécessaire. Il faut dire que tout est son contraire s’entend à leur propos.

Article écrit par Pascal Darré
Photos: Carnets d'Aventures

Une montre altimètre, c’est quoi ?

Le cœur d’une montre altimètre est un capteur de pression atmosphérique. Pourquoi la pression atmosphérique ? On sait déjà que celle-ci varie en fonction des conditions météorologiques, mais elle subit aussi une variation en fonction de l’altitude (diminution de la pression lorsque l’altitude croît). C’est ce phénomène qui est utilisé par les montres altimètres pour déterminer l’altitude d’un point donné (hors système GPS).
La relation mathématique entre la pression et l’altitude est donnée par la formule suivante :

Z est l’altitude en pieds (1 pied = 0.3048 mètre).
Po est la pression en kiloPascal.

Cette formule est évidemment un modèle standard qui s’applique dans des conditions standard de température et de pression. Ainsi :
101.325 kPa (ou 1013.25 millibars) représente la pression au niveau de la mer
288.15 Kelvin (soit 15°C, pour rappel 0°C = 273.15K) représente la température au niveau de la mer.

Pourquoi un altimètre est-il toujours faux ?

1- La météo :

L’erreur d’altitude classique et souvent connue vient du fait que toute variation de pression due aux conditions météorologiques va faire joyeusement changer votre altitude. C’est d’autant plus gênant lorsque ces variations météo ont lieu lors d’une ascension ou d’une descente ; il est alors difficile d’isoler les 2 éléments qui viennent changer la pression : changement d’altitude et changement de conditions météo.
Exemple concret d’une variation – importante – de pression due à un changement de temps : 25mb (millibars). Avec la formule ci-dessus (je vous passe le détail), on obtient une variation d’environ 210m (cette valeur va dépendre de votre altitude courante).
Cette variation est importante mais les variations météo ne sont pas souvent de grandes ampleurs et surtout souvent étalées dans le temps. Un étalonnage régulier de l’altimètre permet de s’affranchir de cette erreur.

2- La fameuse compensation en température :

Voici l’élément qui a fait que les montagnards puristes ont toujours dénigré Casio, pas forcément pour des raisons très justifiées. Qu’est ce donc que la compensation en température et surtout quelle température veut-on compenser?
Tout cela part d’une donnée bien connue des électroniciens : tout capteur physique est sensible à sa propre température et ne va pas délivrer un même signal de sortie si les conditions de température diffèrent. Ainsi, un capteur (ici notre capteur de pression), pour une grandeur physique donnée (ici la pression), ne va pas sortir la même information que l’on soit à une température de 0°C ou de 30°C. D’où l’idée de compenser la température du capteur : la dérive du capteur en fonction de la température étant connue, la montre applique à son signal de sortie un facteur qui vient éliminer cette dérive. Plus le capteur est sensible à la température, plus il faudra le corriger. Tout cela vous semble bien abstrait ?
Faisons un test concret : le test du frigo !

Votre montre altimètre à votre poignet a une température d’environ 30°C. Son capteur de pression a une température proche de cette valeur. Vous regardez votre altitude courante, exemple 100m, puis vous mettez votre montre dans le frigo. Si, lorsque vous ouvrez votre frigo après une trentaine de minutes (un frigo se situe autour de 6°C), votre montre affiche toujours 100m, c’est qu’elle est dite « compensée en température ». Sinon, si elle affiche plutôt 70m ou 130m, elle ne l’est pas.
Malgré l’erreur introduite réelle, il faut un peu désamorcer cet argument marketing par deux remarques :
- l’erreur introduite ne va être significative que lors de grosses variations de température. Dans la plupart des cas, vous ne soumettez pas votre montre à de telles variations notamment si vous prenez soin de toujours la garder au même endroit (poignet, ou poche, ou sac).
- Pour les puristes, la sensibilité du capteur en fonction de la température peut facilement se mesurer pour connaître les limites de son appareil. Il suffit de prendre des mesures tous les 5 ou 10°C.

3- Il fait chaud à la plage ?

Passons maintenant à une source d’erreur beaucoup moins connue et sûrement la plus gênante (notamment parce qu’elle n’est pas bien connue !). Regardons une dernière fois la formule reliant l’altitude à la pression. Comme indiqué en dessous, un paramètre est la température au niveau de la mer. La formule utilise bien sûr les conditions standard qui nous donnent une température de 15°C. Vous voyez le hic ? En hiver, ces 15°C sont bien souvent plus élevés que la température réelle au niveau de la mer, et en été, inversement, moins élevés que la température réelle. Aucun altimètre ne corrige cette erreur et pourtant elle est bien gênante.
Petit calcul, en cette belle journée d’hiver, la température au niveau de la mer au pied de la montagne que vous voulez gravir indique 0°C. Vous étalonnez votre altimètre afin qu’il indique l’altitude 0m puis vous vous élancez. 2h plus tard, au sommet à 1000m, votre altimètre indique 1055m environ.
En effet, en fonction de la formule reliant l’altitude à la pression, on se rend compte que :
altitude réelle = altitude altimètre x (température réelle au niveau de la mer) / (température standard au niveau de la mer)
Soit dans notre cas :
altitude réelle = altitude altimètre x (273.15/288.15) = 1055 x 0.948 = 1000m Bingo !

Plus généralement, en hiver votre altimètre sous-évaluera vos performances et en été les surévaluera d’environ 3.5m par degré par 1000m.

4- Vous êtes standard vous ?

Finalement, et bien que moins importante que les erreurs citées précédemment, il faut aussi savoir que la formule reliant l’altitude à la pression utilise un modèle de l’atmosphère standard qui n’est bien sûr pas exact en tout point du globe à tout instant. Plus on s’éloigne de ce modèle, plus les erreurs seront grandes.

Voila pour un tour d’horizon de la notion d’altimètre et surtout des erreurs que votre altimètre comporte. Si vous n’avez pas fuit pour acheter un GPS à cause du mal de crâne, vous pouvez lire les tests de diverses montres altimètres que nous avons réalisés ; d’autres tests suivront.

- Montre Suunto Altimax
- Montre Suunto Vector
- Montre Suunto Core
- Montre GPS Suunto X9i - Montre TechTrail Alterra
- Montre Polar AXN 500