오후 3시 40분께 매섭게 부는 바닷바람을 뚫고 항공기가 이륙했다. 이날 태안에는 최대 40㎞/h의 강풍이 불었다. 거센 바람으로 이리저리 흔들리던 항공기는 구름을 뚫고 3500피트(1000m)까지 상승했다. 통상 미세먼지 관측은 1000피트(300m) 고도에서 진행하지만 이날 이 고도에서의 관측이 불가능했다. 구름이 1000~2500피트 사이에 잔뜩 껴 해당 고도에선 비행이 곤란했기 때문이다.

항공기에 탑재된 각종 측정장비에선 하늘에서의 관측값들이 실시간으로 표시됐다. 암모니아는 2.1~2.5ppb의 농도를 보여줬다. 일산화탄소는 25~28ppb, 이산화질소는 0.3~0.4ppb 등으로 표시됐다. 안준영 국립환경과학원 연구관은 "3500피트 고도에서 측정한 것이라 평소 1000피트에서 측정한 것보다는 상당히 낮은 수치를 보여주고 있다"고 말했다. 실제로 항공기가 착륙을 위해 고도를 낮추자 수치들은 점점 높아졌다. 이산화질소는 고도가 2000피트 밑으로 내려오자 4~5ppb로 올라갔다. 전날 내린 비와 이날 강풍으로 항공관측 데이터는 전반적으로 양호한 수준을 보였다. 안 연구관은 "고농도 미세먼지가 발생하는 경우 이산화질소는 10ppb를 뛰어넘기도 한다"고 말했다. 이날 비행은 총 40분간 이어졌다. 항공기는 서해안을 따라 서산시 인근을 비행하다가 다시 내려와 보령 일대까지 갔다가 비행장으로 복귀했다.