監測香港環境輻射水平是天文台其中一項重要任務，當中會跟政府飛行服務隊合作，定期進行空中輻射巡測。空中輻射巡測的優點是能夠在偏遠或陸上交通難以到達的地點測量輻射水平。

空中輻射監測系統是一套安裝在直升機的輻射測量系統，由天文台工作人員在機上操作。該系統設有四個約2.5公升碘化鈉(NaI)探測器作輻射測量。政府飛行服務隊在2020年改用新型號 “Airbus H175” 獵豹直升機進行空中輻射巡測。在這新型號直升機上，系統探測器改為安裝在直升機外部的黑色吊艙內(圖一)，這配置令探測器比以前安裝在直升機艙內更接近周圍環境，從而提高了環境輻射水平的探測效率。此外，由於這新型號直升機配備衛星傳輸系統，輻射測量數據可實時傳送至天文台總部。

萬一發生核事故，洩漏出的放射性物質有機會像煙霧般隨風擴散，我們稱之為「輻射煙羽」。當煙羽經過時，放射性物質有可能會沉降到地面，造成污染。因此，空中輻射監測系統有兩個不同的工作模式，第一個模式是用來探測和追蹤輻射煙羽，而另一個模式是監測地面輻射污染量。「輻射煙羽追蹤」模式一般會在核事故發生後的初階段運作，直升機會於高空進行大範圍巡測，目的是測定香港上空有否出現輻射煙羽，以及鑑定其影響範圍。倘若輻射煙羽已經過本港，系統便需轉為「地面污染監測」模式運作。在這模式下，直升機會保持距離地面約一百米作較小範圍的密集式掃描，以判別受輻射沉降物污染的地區。空中輻射監測系統的靈敏度相當高，在進行監測時，該系統可即時分析並顯示所測量到的伽馬輻射數據及能量頻譜。同時，這套系統亦能利用直升機內的全球定位系統來顯示並記錄所搜集到的輻射數據的所在位置及時間。

天文台每月會利用空中輻射監測系統作常規測量，在香港一些海域(例如東平洲、吉澳、塔門一帶)進行空中巡測。在巡測前，天文台工作人員會先擬訂飛行路線，然後跟政府飛行服務隊溝通。巡測完畢後，會將收集到的數據作詳細分析(圖二、三)。圖中顯示在陸地上近地面所量度到的計數率明顯比海面上的水平高，這主要是由於岩石及土壤比海水含明顯多的放射性物質所致。另外，源於地面的輻射照射會隨距離衰減，因此由空中輻射監測系統量度的計數率由地面開始隨高度迅速遞減。當高度超過大概一公里以後，由於宇宙輻射量會愈來愈高(請參閱此文章)，計數率會開始隨高度上升。