Altitude

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L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur terre.

L'altitude est aussi une grandeur qui exprime un écart entre un point donné et un niveau de référence ; par convention, sur Terre ce niveau est le plus souvent le niveau de la mer (ou « niveau zéro »). Les sommets sont associés à une altitude, calculée par divers moyens indirects ( géodésie, triangulation). L'altitude est également une donnée exogène utile pour le calcul numérique dans divers domaines : météorologie, physique, biologie.

En aéronautique, l'altitude est actuellement mesurée en pieds, sauf dans les pays de l'ex- Union soviétique et en Chine, où elle est exprimée en mètres.

Histogramme (rétro-cumulé) d'élévation de la Terre, dit encore courbe hypsométrique terrestre.

Effets de l'altitude

Certains champs physiques varient en fonction de l'altitude : diminution de la pression atmosphérique variation de la température et du couple thermohygrométrique, des rayonnements solaires notamment. Des réactions particulières des organismes face à ces nouvelles conditions sont visibles, particulièrement chez les végétaux, mais aussi chez les animaux ou les champignons et lichens.

Plutôt que d'effets de l'altitude, il conviendrait de parler de variations liées à l'élévation, car l'altitude est une donnée brute qui n'a aucune conséquence par elle-même. Il faut distinguer deux types d'effets :

  • les changements brutaux et ponctuels dus à l'élévation rapide ;
  • les adaptations de moyen et long termes des organismes en altitude.

Les premiers effets sont spectaculaires et bien connus des alpinistes ; les seconds sont plus discrets et affectent aussi bien les hommes que l' écosystème. En particulier, les sols d'altitude sont souvent plus pauvres, plus acides, moins épais (diminution de la réserve utile des sols et du taux de saturation, qui peut exacerber le phénomène de dépérissement forestier) [1].

Variations de champs physiques

Température

La variation de la température selon l'altitude dépend de l'endroit où l'on se situe dans l' atmosphère : troposphère, stratosphère, mésosphère ou encore la thermosphère.

Pression atmosphérique

Elle diminue avec l'altitude de manière exponentielle selon la formule du nivellement barométrique. Au niveau de la mer elle vaut 1 atmosphère (soit 760 mmHg soit 1013,25 mb) alors qu'à 1 000 m elle ne vaut plus que 89 859 Pa (674 mmHg), à 4 800 m 55 462 Pa (416 mmHg) et à 8 848 m 31 464 Pa (236 mmHg).

Intensité de la pesanteur

Celle-ci varie en fonction de la planète sur laquelle on se trouve et de l'altitude. Elle est inversement proportionnelle au carré de la distance par rapport au centre. Sur Terre sa valeur est 9,814 m s−2 au niveau de la mer, 9,811 m s−2 à 1 000 m et 9,802 m s−2 à 4 000 m.

Il s'agit là de l'attraction réelle de la pesanteur. Pour un corps immobile dans le repère terrestre (donc non sujet à l'accélération de Coriolis) la pesanteur apparente est égale à la précédente diminuée de l'accélération centrifuge ω2r où ω est la vitesse de rotation de la terre (360 degrés par jour) et r la distance à l'axe des pôles. Cette accélération centrifuge est nulle aux pôles et vaut approximativement 0,034 m s−2 à l'équateur ; la pesanteur apparente n'y est donc plus que d'environ 9,780.

Adaptation du corps à l'altitude

Réponse à court terme (quelques jours)

Chez l’homme les effets de l’altitude sont principalement dus à la diminution de la pression partielle en dioxygène dans l’air inspiré, et à la baisse de température. En effet, au repos, ces éléments causent à court terme une hyperventilation (augmentation de la ventilation), une tachycardie (augmentation de la fréquence cardiaque), ainsi qu'une diurèse (élimination d'une partie du volume plasmatique ( plasma sanguin) destiné à augmenter la proportion de globules rouges dans le sang).

Réponses à long terme (plusieurs semaines)

À plus long terme (à partir de 3 semaines environ), on observe une augmentation importante du nombre de globules rouges ( hématocrite) permettant un transport de l’oxygène accru dans le sang. Ceci est la conséquence d'un pic d' EPO dans les premiers jours d'exposition à l' hypoxie d'altitude. La consommation maximale d'oxygène (également nommée VO2 max) baisse en fonction de l’altitude. Ainsi, au niveau de la mer, l’homme est à 100 % de ses possibilités, alors qu’à 4 809 mètres (sommet du mont Blanc), il ne peut en disposer que de 70 % et seulement 20 % à 8 848 mètres (sommet de l'Everest) [réf. nécessaire].

L'effet « augmentation de la quantité de globules rouges » est particulièrement recherché par certains sportifs, c'est la raison majeure de l'organisation de stage en altitude, parfois à plus de 3 000 mètres. Toutefois, cette polyglobulie peut entraîner dans certains cas un excès de globules rouges et la formation de caillots sanguins peut alors obstruer les veines et causer une thrombose veineuse profonde (phlébite) qui peut entraîner la mort. La concentration en globules rouges ( hématocrite) du sang de certaines populations vivant à haute altitude (Andes) est naturellement plus élevée.

Peut-on vivre à 4 000 mètres d'altitude ?

Un exemple : les habitants de Potosi en Bolivie andine sont perchés à 4 040 m. Ils sont tout à fait habitués à ces conditions : leur sang est plus riche en globules rouges qui acheminent l'oxygène jusqu'aux organes. Par contre, pour les visiteurs, c'est un peu plus compliqué. La pression de l'air et de l'oxygène diminuées, leur capacité physique se réduit de 30 à 40 % en dépit de l'accélération cardio-respiratoire. Il faut environ deux semaines d'adaptation. Entretemps, le visiteur peut souffrir du mal aigu des montagnes : maux de tête, nausées, œdèmes, etc.

Cures d'altitude

Des cures d'altitude — climatothérapie — sont aujourd'hui encore recommandées pour soulager temporairement certaines crises d'asthme [2], [3] surtout dans le cas d'asthmes d'origine allergénique [4]. Concernant la tuberculose les avis sont partagés [5] ; en 2008 toutefois une étude turque trouvait une corrélation négative entre altitude et tuberculose : l'influence de l'altitude sur l'incidence de la tuberculose proviendrait « en partie de la valeur de la pression partielle en oxygène dans la mesure où de fortes pressions en oxygène sont nécessaires à la propagation de Mycobacterium tuberculosis [6]. » Concernant la coqueluche, on a pu également recommander non seulement des séjours en altitude [7] — peu documentés «  » mais aussi des « vols coqueluche » (ou leur simulation en caisson hypobare).

À l'inverse, les personnes souffrant de drépanocytose doivent éviter les hautes altitudes.

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