THE NORTH DAKOTA CLOUD MODIFICATION PROJECT · THE NORTH DAKOTA CLOUD MODIFICATION PROJECT ......

54
Tel: 701.235.5500 Fax: 701.235.9717 3802 20th Street N Fargo, ND USA www.weathermodification.com NORTH DAKOTA ATMOSPHERIC RESOURCE BOARD THE NORTH DAKOTA CLOUD MODIFICATION PROJECT 2017 FINAL OPERATIONS REPORT

Transcript of THE NORTH DAKOTA CLOUD MODIFICATION PROJECT · THE NORTH DAKOTA CLOUD MODIFICATION PROJECT ......

Tel: 701.235.5500 • Fax: 701.235.9717 • 3802 20th Street N • Fargo, ND • USAwww.weathermodification.com

NORTH DAKOTA ATMOSPHERIC RESOURCE BOARD

THE NORTH DAKOTA CLOUD MODIFICATION PROJECT

2017 FINAL OPERATIONS REPORT

 

North Dakota Cloud Modification Project Final Operations Report 2017 

    

Report prepared for   

    

State of North Dakota Atmospheric Resource Board State Water Commission 900 E Boulevard Ave Bismarck, ND 58505 

  by 

 

  

Weather Modification LLC 3802 20th Street North 

Fargo, ND 58102 Phone 701.235.5500 Fax 701.235.9717 

 www.weathermodification.com 

    

NOVEMBER 2017    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 3 

EXECUTIVE SUMMARY 

This report details the activities of Weather Modification International (WMI) during the 2017 North Dakota Cloud Modification Project (NDCMP) field operations.   This was the 57th consecutive summer season of the NDCMP, and the second season of a new three year contract with the North Dakota Atmospheric Resource Board  (NDARB).    WMI  provided  eight  specially  modified  aircraft,  seeding  equipment,  pilots,  aircraft maintenance,  aircraft  tracking  and  telemetry  systems,  intern  co‐pilot  training,  and  communications equipment in the ARB radar offices.  The  aircraft  combination  used  this  year was  the  same  as  the  last  three  years, with  a  high‐performance, turbine powered aircraft (Beechcraft C90A King Air) serving as the Williston cloud‐top seeding aircraft.  The Minot aircraft and one of the Bowman aircraft were called “hybrid” seeding aircraft; hybrid aircraft (Cessna 340A) are primarily base seeders, but  they do have  the capability and equipment  to conduct  top seeding.  The other five aircraft (Piper Seneca II) on the project were used for base seeding only.  

 

Fig. 1.   S1 N340FR  (hybrid C340A aircraft)  refuels on  the Bowman  tarmac between hail missions on  June 29, 2017.  District 1 operated 7.44 flight hours that day. Photo by WMI pilot Kirk Hamilton (Seed 1). 

District I included Bowman County and southern Slope County (Hume, Carroll, Cash, Connor, Sheets, Mineral Springs, and Cedar Creek Townships).   Two aircraft were based  in Bowman, one capable of conducting top seeding  (C340A  “hybrid”)  and  the  other  a  base‐seeder  (Seneca  II).    District  II  operated  in  McKenzie, Mountrail, Ward, Williams  and  Burke  Counties.   One  cloud‐base  aircraft  each was  based  in  Stanley  and Kenmare; two cloud‐base aircraft were based in Watford City.  A “hybrid” C340A aircraft was based in Minot, and the cloud‐top aircraft was based in Williston.    Operations were conducted on a 24‐hours per day, 7‐days per week basis.  The project period ran from June 1 through August 31 for both districts.  The eight project aircraft flew a total of 391.37 hours, 103.64 hours in District I and 287.73 hours in District II.  Together 65.257 kilograms of silver iodide and 1290.3 pounds of dry ice pellets were dispensed during the 2017 project. 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 4 

 

Fig. 2.  2017 NDCMP flight operations per aircraft type and location. 

After a drier‐than‐normal winter and mild,  fairly‐dry spring, all counties within  the  target areas conducted rain enhancement operations from June 1st – August 31st, in additional to hail suppression operations.  This was the  first time since 2012 that no suspension of rain enhancement operations occurred.   Moderate‐to‐severe drought persisted in District I for the entire summer, while drought conditions worsened to extreme and  exceptional  in  large  portions of District  II during  July  and August  (see  Fig. 3).   During  June  and  July, conditions remained similar  in terms of number of operations and  flight hours, while operations  in August declined significantly, especially for District I.  Overall,  it was a very dry summer with  fewer seeding opportunities than average due to a  lack of suitable clouds.   Due to the drought, cloud bases tended to be quite high, typically over 10000ft MSL.   This meant that many storms that were already starved  for moisture produced rain that was unable to make  it to the ground.   Aircraft were often not  launched to these virga‐producing cells, as the seeding effect would have been negligible, perhaps  turning  virga  into  very  light drizzle.   Attempts  that were made,  resulted  in pilot reports of precipitation not  reaching  the surface.   Cells with visible cloud‐to‐ground  rain shafts, and  those that met  radar  or  report‐based  hail  criteria were  seeded  fairly  aggressively,  but  these were  few  and  far between compared to the virga‐only producers.  The 2017  season  ended with  a  total  of 391.37  flight hours, which  is  significantly  lower  than  the 20‐year average of 613.07, the 15‐year average of 560.69, the 10‐year average of 542.971, and the 5‐year average of 556.71.    Low  flight  hour  totals  were  last  experienced  summer  of  2011  when  391.58  flight  hours  were conducted.   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 5 

 

Fig. 3.  US Drought Monitor Index for North Dakota for June 6‐September 5, 2017.  For more info please visit http://droughtmonitor.unl.edu/   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 6 

TABLE OF CONTENTS 

EXECUTIVE SUMMARY ........................................................................................................................................... 3 

TABLE OF CONTENTS ............................................................................................................................................. 6 

LIST OF FIGURES ..................................................................................................................................................... 7 

1.0  INTRODUCTION ......................................................................................................................................... 9 

2.0  ECONOMIC IMPACT ................................................................................................................................. 12 

3.0  2017 AIRCRAFT CONTRACTOR ................................................................................................................ 13 

4.0  PROJECT DESIGN ...................................................................................................................................... 14 

5.0  OPERATIONAL AREAS .............................................................................................................................. 15 

5.1  WMI AIRCRAFT BASE LOCATIONS .................................................................................................................................. 15 5.2  NDARB WEATHER RADAR SITES ................................................................................................................................... 16 

6.0  DAILY OPERATIONS .................................................................................................................................. 16 

7.0  AIRCRAFT ................................................................................................................................................. 17 

7.1  AIRCRAFT MAINTENANCE ............................................................................................................................................. 19 7.2  WMI AIRCRAFT TELEMETRY SYSTEM ‐ AIRLINK ................................................................................................................ 20 

8.0  SEEDING EQUIPMENT .............................................................................................................................. 21 

8.1  SEEDING EQUIPMENT PERFORMANCE ............................................................................................................................. 24 

9.0  WEATHER RADAR SYSTEMS ..................................................................................................................... 26 

10.0  PROJECT RECORD KEEPING ..................................................................................................................... 30 

11.0  WMI AND NDARB PROJECT PERSONNEL ................................................................................................. 32 

11.1  GROUND SCHOOL ....................................................................................................................................................... 32 11.2  PILOTS ...................................................................................................................................................................... 33 11.3  CO‐PILOT INTERNSHIP ................................................................................................................................................. 34 11.4  NDARB METEOROLOGY STAFF ..................................................................................................................................... 35 11.5  NDARB ADMINISTRATION ........................................................................................................................................... 35 11.6  WEATHER MODIFICATION INC. ADMINISTRATION ............................................................................................................. 35 11.7  NDCMP PROJECT PERSONNEL PICTURES ........................................................................................................................ 36 

12.0  PUBLIC RELATIONS .................................................................................................................................. 37 

12.1  SAMA CONFERENCE ................................................................................................................................................... 37 12.2  BOWMAN COUNTY FAIR .............................................................................................................................................. 37 12.3  US SENATOR HEIDI HEITKAMP VISITS BOWMAN, ND ........................................................................................................ 37 12.4  BOWMAN REGIONAL AIRPORT VOLUNTEERING ................................................................................................................ 37 

13.0  AWARDS ................................................................................................................................................... 39 

14.0  CONTRACTOR’S SUMMARY ..................................................................................................................... 40 

APPENDIX ............................................................................................................................................................. 42 

 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 7 

LIST OF FIGURES 

Fig. 1.  S1 N340FR (hybrid C340A aircraft) refuels on the Bowman tarmac between hail missions on June 29, 2017.  District 1 operated 7.44 flight hours that day. Photo by WMI pilot Kirk Hamilton (Seed 1). .................... 3 

Fig. 2.  2017 NDCMP flight operations per aircraft type and location. ................................................................ 4 

Fig. 3.  US Drought Monitor Index for North Dakota for June 6‐September 5, 2017.  For more info please visit http://droughtmonitor.unl.edu/ ......................................................................................................................... 5 

Fig. 4.   WMI aircraft await a NDCMP  summer  season on  the  ramp  in Bowman, ND.  Image  taken between 1982‐1984, source unknown. ............................................................................................................................. 9 

Fig. 5.  NDCMP 2017 Operational Target Areas. ............................................................................................... 10 

Fig.  6.    NDARB Meteorologist  Jeff  Ceratto walks  alongside  dry  prairies  near  Bowman  on  July  12,  2017.  Drought conditions continue to  intensify at the summer season progressed.   The  lack of seedable clouds  is evident in this image.  Photo by Intern co‐pilot Shelby Scorse. ........................................................................ 12 

Fig. 7.  Weather Modification and Fargo Jet Center LLC headquarters at Hector International Airport, Fargo, ND. .................................................................................................................................................................... 13 

Fig. 8.   Seed 2  (N33144)  seeds with burners during a hail mission on  July 10, 2017.   Photo by WMI pilot Steffany Royal (Seed 2). .................................................................................................................................... 14 

Fig. 9.  An aerial view of the Bowman Regional Airport on a clear day.  Photo by WMI Pilot Kirk Hamilton. .... 15 

Fig. 10.  The radar site at Bowman Airport on a clear mid‐summer day.  Photo by WMI Pilot Kirk Hamilton. . 16 

Fig. 11.  WMI District I aircraft (N340FR and N33144) arrive in Bowman on May 26, 2017 for the start of the 2017 NDCMP.  Photo by WMI pilot Steffany Royal. .......................................................................................... 17 

Fig. 12.  Kirk Hamilton, WMI Captain, and his Intern co‐pilot, Shelby Scorse stand in front of N340FR (Seed 1) in Bowman, ND. ................................................................................................................................................ 18 

Fig.  13.    Kirk  Hamilton,  WMI  Captain,  checks  N340FR’s  tail  beacon  light  after  a  mission.    Despite troubleshooting  and  assistance  from  the  local  aircraft maintenance  operator,  a  quick  trip  to  Fargo was required  for  electrical  work.    The  aircraft  was  swiftly  returned  to  service  and  no  operations  were compromised.   Also pictured are NDARB Meteorologist, Jeff Cerrato and  Intern co‐pilot Matthew Adamski.  Photo by WMI pilot Steffany Royal. .................................................................................................................. 19 

Fig. 14.  WMI seeding Piper Seneca II aircraft.  Photos by Keisuke Yoshimura (2013 SIC Intern), Kirk Hamilton (2017 Seed 1 Captain) and Steffany Royal (2017 Seed 2 Captain). ................................................................... 21 

Fig.  15.    A WMI  C340A  seeding  aircraft.    Photos  courtesy  of  Kirk Hamilton  (2017  Seed  1  Captain),  Artie Cifarelli (2017 Seed 9 Captain) and WMI. ......................................................................................................... 22 

Fig. 16.  WMI cloud top Beechcraft King Air C90A aircraft N709EA, Seed 7, in Williston.  Photos by WMI. ..... 23 

Fig. 17.  NDCMP 10‐Year Generator Failure rate chart. .................................................................................... 24 

Fig.  18.    L  to  R, Matthew  Standridge  (NDARB  Intern Meteorologist),  Jeff  Ceratto  (NDARB Meteorologist), Shelby Scorse and Dakotah Osborn (NDARB Intern co‐pilots), and Steffany Royal (WMI Seed 2 Captain) work together to mix chemical for use in the aircraft burners.  Photo by WMI pilot Kirk Hamilton. ......................... 25 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 8 

Fig. 19.   Jeff Ceratto, NDARB Meteorologist, and Mark Schneider, NDARB Chief Meteorologist, review radar data at the Bowman Ops Center in July 2017.  Photo by WMI pilot Kirk Hamilton. .......................................... 26 

Fig.  20.    Stanley weather  radar  display  at  21:43 UTC  on  July  29,  2017  showing  cells  north  of  Tioga, ND.  Displayed are aircraft flight tracks for Seed 9 (N37360, Red), Seed 7 (N709EA, Yellow) and Seed 8 (N121WA, Green).  See Fig. 21 for a zoomed in perspective.  Radar imagery courtesy of Paul Moen, NDARB. ................ 28 

Fig. 21.   A zoomed  in view of the Stanley weather radar display at 21:43 UTC on July 29, 2017.   This  image shows Seed 7, 8, and 9; however, as the storm system progressed, Seed 4 and Seed 6 also launched.  A total of 5,636 grams and 84.73  lbs. of dry  ice were dispensed over 19.04  flight hours  that day.   Radar  imagery courtesy of Paul Moen, NDARB. ........................................................................................................................ 29 

Fig. 22.   PARS App on a NDCMP  iPad  in  the  cockpit of N33144  (Seed 2).   Photo by  Intern  co‐pilot Shelby Scorse. ............................................................................................................................................................... 30 

Fig.  23.    Foreflight™  display  showing  the  seeding  aircraft  position  relative  to  a  radar  displayed  storm  on August 12th.  Photo by Intern co‐pilot Shelby Scorse. ....................................................................................... 31 

Fig.  24.   Mark  Schneider  and WMI  pilot  Chance  Faul  (Seed  5)  demonstrate  chemical mixing  procedures during 2017 Ground School in Bismarck, ND.  Photo courtesy of NDARB. ........................................................ 32 

Fig. 25.   Kirk Hamilton  (C340 Captain) and  Jody Fischer  snap a quick  selfie before  taking off  for a  training flight in Fargo, ND ............................................................................................................................................. 33 

Fig. 26.  Matt Standridge, NDARB meteorology Intern, and Shelby Scorse, NDARB co‐pilot Intern refuel Seed 2 (N33144). .......................................................................................................................................................... 34 

Fig. 27.  Kirk Hamilton, WMI Captain, shakes the hand of US Senator Heidi Heitkamp during the 2017 summer season.  Sen. Heitkamp spent time with the District I crew learning about the ND Cloud Modification Project and General Aviation as it relates to rural airports like Bowman. ..................................................................... 37 

Fig. 28.  District I Team from left‐right: Kirk Hamilton, Shelby Scorse, Matt Standridge, Jeff Ceratto, and Matt Adamski. Not pictured ‐ Steffany Royal (photographer and Seed 2 Captain) and Dakotah Osborne (Intern co‐pilot). ................................................................................................................................................................. 38 

Fig. 29.   Certificates awarded  to Matt Standridge and Anna Mattson.   Thank you  for all your contributions during  the 2017 North Dakota Cloud Modification  Project.   We wish  you many  successes on  your  future endeavors! ........................................................................................................................................................ 39 

Fig. 30.   Hans P. Ahlness photo collage created by NDCMP alumnus Herb Ballou  (2004‐2006).   Thank you Herb for capturing Hans in action! .................................................................................................................... 41 

 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 9 

1.0    INTRODUCTION 

North  Dakota  farmers  have  historically  faced  above‐average  crop  losses  due  to  hail  and  drought;  these challenges have contributed  to  reduced crop yields and  farm  incomes.   This  led  to  the search  for ways  to manage  these  conditions, which  could  consequently  improve  the  average North Dakotan’s quality of  life.  One promising new technology was the emerging science of weather modification.   The first cloud seeding activities of record in North Dakota occurred in 1951, performed by farmers using ground based generators.  In 1961, the founders of Weather Modification International began using aircraft for a program to suppress hail  in an  initial target area of 540 square miles,  in the central area of what  is now District  I.   This area has had an active program  in  some  form each  year  since, with  the exception of 1990 when District  I did not participate in cloud seeding operations due to budget constraints.  Operations to the north (in what is now District II) started one year later and have remained active in various counties every year since.  This year marked the 59th season of some form of cloud seeding in Ward County.  A  third  district,  including  Benson,  Nelson,  and  Griggs  Counties,  operated  from  1974  through  the  1981 season.    In  the mid 1970’s,  there were as many as 17 counties  in North Dakota participating  in  the cloud seeding program.  The number has decreased due to various factors over the years, but currently there are 7 

active  counties  in  target  areas  that  cover 11,554 square miles (or, almost 7.4 million acres) – over 16% of the state’s area. 

Fig. 4.  WMI aircraft await a NDCMP season on the ramp in Bowman, ND. Image taken by Hans Ahlness, summer of 1984.  

In 1965 and 1969, legislation was passed in North  Dakota  enabling  counties  and townships  to  levy  two mills  for  funding of cloud  seeding  projects.    The  source  of funds  was  this  2  mill  levy,  by  township elections under NDCC Chapter 58‐03‐07, or by  voluntary  funding.    The  Program  was 

primarily  implemented  by  emphasizing  hail  reduction.    Rain  enhancement  operations  provided  added economic benefits  to  those counties which had an Authority.   Counties or associations of counties pooled resources  to  finance  their  local  programs.    The  North  Dakota  Legislature  established  the  North  Dakota Weather Modification Board (NDWMB),  later renamed the Atmospheric Resource Board  (ARB)  in the 1975 legislative  session.    The  State  Legislature  further  provided  an  appropriation  for  the  remainder  of  the biennium to implement the 1976 operational program on a cost sharing basis.  The cloud seeding projects before the creation of the NDWMB had been paid for by voluntary contributions and county appropriations.  The 1976 operational program included 50% state matching funds equaling the county  appropriations  in  support  of  the  project  in  their  area.    These matched  county  funds were  used specifically for field operational costs.  As state matching fund levels dropped through the mid‐1980’s, many counties dropped out of  the program.   State  funds were also used  for  research and evaluation, although some  federal  funds  supported UND‐trained  co‐pilots  and  evaluation  data  underwritten  by  the  Bureau  of Reclamation.   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 10 

 

Fig. 5.  NDCMP 2017 Operational Target Areas.  In  November  2016,  Bowman  County  voters  voted  70.13%  in  favor  of  continuing  the  Bowman  County Weather Modification Authority, versus 29.87% against continuing.  Therefore 2017 operations continued as in previous season and Bowman County’s cost sharing with the state remained unchanged.  The  recently  concluded 2017 program was  the 43rd  consecutive  season under  the Board's direction.   The North Dakota Atmospheric Resource Board  is comprised of seven members appointed by  the Governor of North  Dakota.    Each member  represents  a  geographic  district  and  serves  a  four  year  term.   Weather modification  authorities within  the  districts  establish  possible  candidates  through  nomination.    Ex‐officio members also serve on the board.  

2017 NDCMP BOARD MEMBERS (*Denotes Chair, **Vice Chair) 

DISTRICT I  Monte Hininger  Williston, ND 

DISTRICT 2  Henry “Hank” Bodmer*  Kenmare, ND 

DISTRICT 3  Rep. David Monson  Osnabrock, ND 

DISTRICT 4  Vacant as of 7/1/17 

DISTRICT 5  Casey Veil  Jamestown, ND 

DISTRICT 6  Tom Tupa  Bismarck, ND 

DISTRICT 7  Bobb Brewer**  Bowman, ND 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 11 

     

EX‐OFFICO MEMBERS 

Garland Erbele, P.E.  ND State Water Commission 

Kyle Wanner  ND Aeronautics Commission 

Rob White  ND Department of Health 

 

2017 NDCMP COUNTY AUTHORITY MEMBERS (*Denotes Chair) 

DISTRICT I 

BOWMAN COUNTY  SEVERE WEATHER MANAGEMENT ASSOCIATION 

Wayne Mrnak, Bowman*  Robb Narum, Bowman* 

Wes Andrews, Bowman  Ryan Brooks, Bowman 

Bobb Brewer, Bowman  Dan Powell, Bowman 

Dean Pearson (Treasurer), Bowman  Wayne Wegner, Bowman 

Wade Schaaf, Bowman   

 

DISTRICT II 

MCKENZIE COUNTY  BURKE COUNTY 

Eldean Flynn, Cartwright*  John Moen, Powers Lake* 

Rodney Cross, Alexander  David Black, Bowbells  

Roger Flatland, Watford City  Terry Nelson, Columbus 

Gary Levang, Keene   

Luke Taylor, Watford City   

 

MOUNTRAIL COUNTY  WARD COUNTY 

Aaron Skarsgard, Stanley*  Henry “Hank” Bodmer, Kenmare* 

Jim Goettle, Donnybrook  Jerome Behm, Burlington 

Tim Johnson, Stanley  Roger Neshem, Berthold 

Mark Nesheim, Palermo  Gail Yuly (Treasurer), Minot  

Vacant  Vacant 

 

WILLIAMS COUNTY 

Jeff Knox, Ray* 

John Hovde, Epping 

Keith Overland, Williston 

Corey Paryzek, Williston 

Paul Weyrauch, Ray 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 12 

2.0    ECONOMIC IMPACT 

In February 2009, a report prepared for the NDARB estimated the NDCMP’s impact on the state’s economy.  An update of a 1998 analysis, the study considered the value of hail suppression and enhanced rainfall during the growing  season.   Using  the harvested acreage of  the  top eight crops plus alfalfa,  the  study combined crop insurance data, production statistics, and NDCMP results to estimate the added value of the project for both the actual target areas and the benefits if the project was statewide.  Rain enhancement was figured at two  levels,  a  5%  and  a  10%  increase  (covering  the  range  of  results  from  long‐term  evaluations  of  the NDCMP), and combined with hail reduction estimates to derive the results.  In  the NDCMP  seeded counties,  the direct economic value of cloud  seeding was estimated  to  range  from $5.16 to $8.41 per planted acre, or $12‐19.7 million in direct benefits to agriculture production.  Compared to  the  cost of  the project,  those  figures would  give  a benefit‐to‐cost  ratio  of 16‐to‐1 up  to 26‐to‐1  –  an excellent  return  on  investment.    Adding  secondary  economic  activity  into  the mix,  the  gross  economic benefits just to the District 1 and District 2 counties could be $37.1 million to $60.5 million.  This shows the huge benefit that the NDCMP can provide.  If the NDCMP were expanded to a statewide program, which the ARB estimated could be run for about $3 million  per  year,  the  study  estimated  that  the  direct  benefits would  range  from  $95.4 million  to  $134.5 million.  When direct and secondary economic activities are combined, the increased gross business volume statewide was estimated to range between $293.8 million and $414.2 million – enormous potential impacts.  A copy of  the complete  report and other NDCMP program evaluations are available on  the North Dakota State Water Commission website at: http://www.swc.nd.gov/arb.  On the navigation panel, click on ND Cloud Modification Project and then Program Evaluations.  

 

Fig.  6.    NDARB Meteorologist  Jeff  Ceratto  walks  alongside  dry  prairies  near  Bowman  on  July  12,  2017.    Drought conditions continue to intensify as the summer season progressed.  The lack of seedable clouds is evident in this image.  Photo by Intern co‐pilot Shelby Scorse. 

Counting ARB staff, ARB Board of Directors, the six participating County Weather Modification Boards, Slope County Severe Weather Management Association members, and applicable WMI and FJC staff, there were over 100 people directly associated with some  facet of  the 2017 NDCMP.   This does not  include  the  local vendors and technicians employed by the ARB and WMI during the season.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 13 

3.0    2017 AIRCRAFT CONTRACTOR 

Weather Modification  International  is  a  global  atmospheric  sciences  company  committed  to  continued advances  in  the  field  of  weather modification.   With  over  55  years  of  successful  operations, WMI  has pioneered safe and effective techniques for cloud seeding.  These advances have made it possible to conduct operations 24 hours per day,  seven days a week.   These  techniques – many  formulated  in North Dakota operations – have allowed WMI to provide aircraft, seeding and research equipment, radars, personnel, and company  expertise  in  the  areas  of  cloud  physics  research  and  atmospheric  sampling  for  various governmental agencies and private entities around the world.  WMI was originally formed in 1961 in Bowman, North Dakota, and the anti‐hail program begun at that time was the genesis of the current NDCMP.   WMI relocated to Fargo, ND  in 1993 and a sibling company, Fargo Jet  Center  LLC  (FJC) was  incorporated  in  1994.    Since  then, WMI  has  grown  exponentially.    Today, WMI facilities  in Fargo have more than tripled  in size and employees with FJC number more than 180 personnel worldwide.  FJC adds a wide range of aviation services including a charter flight department, aircraft refueling services,  an  FAA  approved  aircraft maintenance  and overhaul  facility,  avionics  shop,  aircraft  rental  and  a flight school.  

 

Fig. 7.  Weather Modification and Fargo Jet Center LLC headquarters at Hector International Airport, Fargo, ND. 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 14 

FJC  also  operates  Premier  Jet  Center,  a  full  service  FBO/repair  station,  paint  and  upholstery  shop,  and Exclusive Aircraft  Sales based  in Eden Prairie, MN.    The operating  companies  frequently  share  resources, skills,  talents,  and equipment – each  contributes  to  the  success of  the other.    The  synergy  realized  from several multi‐faceted operating companies highlights a strong aviation enterprise that continues to grow.  Weather Modification LLC as part of a three‐year contract with the NDARB provided the services described herein.    This  year  marks  the  57th  summer  season  WMI  has  contributed  to  the  program.    Weather Modification  International  is dedicated  to providing  the NDARB with  reliable, professional operations now and  into  the  future,  and  our  personnel  are  proud  to  be  a  part  of  the North Dakota  Cloud Modification Project.  

4.0    PROJECT DESIGN 

The design of  the 2017 North Dakota Cloud Modification Project was based on  techniques developed and refined over years of operational programs.  These techniques, many developed here in North Dakota, were used  in conjunction with seeding criteria evolved by compatible research programs and the comprehensive North  Dakota  Cloud Modification  Project Operations Manual, March  1993,  latest  revision May  2015.    A companion  manual,  the  NDCMP  Radar Applications Manual (latest revision May 2012) provides guidance  for the project meteorology staff.  As set forth by the NDARB, the project design is a  “non‐randomized,  development  and operational  program  for  the  purposes  of decreasing  hail  damage,  increasing  seasonal rainfall,  and  achieving  certain  development objectives  for  improved  operations”.    In summary,  the  project  design  is  one  in  which any cloud that meets the criteria for increasing rainfall or decreasing hail  is seeded (within the limits of equipment and personnel) rather than clouds  being  chosen  on  a  random  basis  for seeding.    In  theory,  any  project member  can initiate  seeding operations, but  in practice  the ARB  radar meteorologists  usually  direct when and where the WMI pilots operate. 

Fig. 8.  Seed 2 (N33144) seeds with burners during a hail mission on  July 10, 2017.   Photo by WMI pilot Steffany Royal (Seed 2). 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 15 

5.0    OPERATIONAL AREAS 

North Dakota weather modification activities were conducted  in  two operational  target areas, or Districts.  District  I  included Bowman County,  as well  as Hume, Carroll, Cash, Connor,  Sheets, Mineral  Springs,  and Cedar Creek Townships  in Slope County.   District II encompassed Williams, McKenzie, Mountrail, Burke and Ward Counties. 

5.1    WMI Aircraft Base Locations 

Aircraft bases are determined by the ARB  in cooperation with the county weather modification authorities and WMI.   Airports are chosen using  location, runway  length, fuel availability, and facilities as factors.   The top‐seeding aircraft need to have access to instrument approaches to fully utilize their capabilities.  Housing availability for the crews is also important.  A Cessna 340A (US FAA registration N340FR) and a Piper Seneca II (N33144) were based in Bowman, ND for District  I  operations.   District  II  aircraft were  based  at  Kenmare  (Seneca  II, N121WA),  Stanley  (Seneca  II, N9798C), Watford City  (Seneca  II, N39655 and Seneca  II, N13AG), Williston  (King Air C90A, N709EA), and Minot (C340A, N37360).  There were no operation setbacks due to aircraft problems for the 2017 season.  A spare aircraft remained in Fargo in case it was needed.  

This  is the second season operations were conducted from the new radar office  in  the  terminal  building located  at  the  Bowman  Regional Airport.    The  new  base  at  Bowman Regional  Airport  provides  a  longer runway, central facility for pilots and meteorologists,  and  added  all‐weather  flexibility  after  the  Federal Aviation  Administration  (FAA) approved  and  activated  the  new instrument approach procedures. 

Fig.  9.    An  aerial  view  of  the  Bowman Regional Airport on  a  clear day.   Photo by WMI Pilot Kirk Hamilton. 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 16 

5.2    NDARB Weather Radar Sites 

Two  Enterprise  Electronics  Corporation WSR‐74C  5‐cm  weather  radars,  both  owned  by  the  ARB,  were employed on the project.  These radars are surplus and upgraded National Weather Service units, purchased and moved to the project sites.  One unit, each is located at the Bowman and Stanley airports.  

A  vendor  through  a  separate  ARB  contract  maintained  and calibrated the radars.  The ARB owns the structures that house the radars  in Bowman and Stanley, and  is donated use of the operations  office  in  Bowman  from  Bowman  County.    The structure  at  Stanley was  constructed  prior  to  the  1998  field season.    More  about  the  weather  radars  can  be  found  in Section 9.0 of this report.  

6.0    DAILY OPERATIONS 

The  2017  season  of  the  North  Dakota  Cloud  Modification Project became active at 12 o’clock local time for District I and District  II on  June 1.    The project ended  for both Districts  at 11:59 pm local time on August 31, 2017.  Fig. 10.   The  radar  site at Bowman Airport on a  clear mid‐summer day.  Photo by WMI Pilot Kirk Hamilton. 

 Specialized  project  forecasts were  prepared  each morning  by  ARB  staff  in  Bismarck  and were  based  on National Weather Service data, the UND Weather and Research Forecasting (WRF) model, regional synoptic observations  and  satellite  information.   The meteorologists  in  the  field offices  received  the daily  forecast either online or by  joining,  if available, a video conference hosted by the Bismarck  Intern Meteorologist at approximately 12:00 noon, CDT.    In  the event of significant changes, updates were  furnished  to  the  radar meteorologists by phone and on the website.  Radar meteorologists and pilots all kept an eye out  for significant weather activity.   Sometimes with  input from the aircraft crews, the ARB meteorologists launched aircraft for seeding missions.  Cloud candidates for seeding were usually chosen by  the  radar meteorologists, with  the pilots making  the  final determinations based upon storm inflow, cloud structures, flight safety, and other factors.  WMI supplied multi‐channel VHF  (Very High Frequency) aviation‐band communications base station radios to  be  used  at  each  radar  field  office  for  communications with  the  seeding  aircraft.   WMI  also  supplied antennae  and  low‐loss  cabling  at  each  site  for  good  reception,  and  power  supplies  for  the  radios  that ensured adequate transmitting power.  The NDARB maintains the appropriate FCC radio station licenses for the radar sites.   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 17 

7.0    AIRCRAFT 

WMI  uses  only  well‐equipped,  twin  engine  aircraft,  for  all  flight  operations.    In  addition  to  their  high performance characteristics, in comparison to smaller, single‐engine aircraft, the twin‐engine aircraft provide an extra measure of safety in bad weather, in‐cloud, and nighttime operations.  All of the seeding aircraft are owned and modified by WMI.  

 

Fig. 11.   WMI District  I aircraft  (N340FR and N33144) arrive  in Bowman on May 26, 2017  for  the  start of  the 2017 NDCMP.  Photo by WMI pilot Steffany Royal. 

Eight seeding aircraft were specified by the 2017 multi‐season contract.  WMI operated five Piper Seneca II (PA34‐200T) aircraft  for  cloud‐base  seeding  (Fig. 14),  two hybrid Cessna 340A  (Fig. 15) aircraft  that were capable of both base and top seeding, and one Beechcraft King Air C90A (Fig. 16).   WMI’s Piper PA34‐200T Seneca  II aircraft are  turbocharged,  twin 200‐horsepower engine  light aircraft, while WMI’s Cessna 340A's are  turbocharged,  twin 310‐horsepower  engine  aircraft with pressurized  cabins.    The Beechcraft  King Air C90A aircraft was used for cloud‐top seeding, though  it was also equipped with wing flare racks for cloud‐base work if needed.  The WMI C90A has two 550 hp turboprop engines with a pressurized cabin.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 18 

Besides North Dakota, WMI operates multiple C90’s on projects in Canada during the summer and in Idaho during the winter; and WMI has operated C340 and C90 aircraft on projects around the world.   Beechcraft King  Air  Series  aircraft  have  become  the  desired  platform  for  cloud  seeding  and  atmospheric  research industry  wide  due  to  their  reliability,  payload,  and  maintenance  availability  both  domestically  and internationally.  Aircraft must  be  flown  and maintained  in  accordance  with  Federal  Aviation  Administration  (FAA)  rules  and regulations.   WMI’s  specially modified  cloud  seeding  aircraft, when  fitted with  seeding  equipment, must  be operated in RESTRICTED category – meaning that their operations are limited to the special purpose operations for which the equipment installations are certified by the FAA and are bound by extra rules which prohibit these aircraft from carrying passengers who are not part of the project, among other things.  All aircraft must also be  inspected and  maintained  according  to approved  schedules;  the Seneca’s and  C340’s  used  on  this  project must  all  have  a  yearly  “annual” inspection  and  certain  required maintenance  checks  at  each  50 and 100 hours of operation.   The turboprop C90A must be operated under  a  progressive  inspection program, and has mandatory 200‐hr and yearly inspections. 

Fig. 12.   Kirk Hamilton, WMI Captain, and his  Intern co‐pilot, Shelby Scorse stand  in  front of N340FR  (Seed 1)  in Bowman, ND. 

 All of WMI’s seeding aircraft are equipped for flight in icing conditions should the need arise.  In addition to normal aircraft and  seeding  systems, all aircraft  furnished  for  the project were equipped and certified  for instrument flight rules (IFR) with GPS navigation equipment.  Prior to the 2017 season, all WMI project aircraft underwent renewed annual inspections (as required by the FAA)  and  had  the  appropriate  WMI  seeding  equipment  mounted  to  conform  to  the  project  contract requirements.  Project pilots assisted WMI and FJC mechanics in Fargo to prepare the aircraft.  This provides the  pilots  with  valuable  training  and  hands‐on  experience  with  seeding  equipment  and  their  particular aircraft.  All seeding generators were flight tested with acetone before delivery to ensure proper operation.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 19 

The project aircraft were delivered  to  their sites on May 22  (N340FR and N33144  to Bowman, N9798C  to Minot, N790EA to Williston, N121WA to Kenmare, and N37360 to Minot) and May 26 (N39655 and N13AG to Watford  City).   WMI‐supplied  VHF  voice  and  data  radios  for  the  Bowman  and  Stanley  radars  have remained  in place  throughout  the contract.   All of  the WMI pilots mixed  solution,  filled  their burners and flare racks, conducted test flights by sometime early on June 1, and were thereafter ready for missions. 

7.1    Aircraft Maintenance 

All pre‐season, major aircraft, and  seeding equipment maintenance was performed at  the WMI/Fargo  Jet Center  facilities  in  Fargo,  ND.    Jody  Fischer,  Director  of  Flight  Operations,  tracked  and  supervised  the required maintenance and support for the aircraft during the summer.  The Pilot‐In‐Command (PIC) of each 

aircraft was instructed to call immediately if any unscheduled maintenance was required.  Each PIC also called WMI Project Field Representative Brandon Thurston (Williston Seed 7 PIC) on Sunday of each week to provide the status of their airplane and to provide the airplane’s total flight time for maintenance tracking.    Thurston  used  e‐mail  and  phone  to  keep  Fischer updated on any problems with aircraft, seeding equipment, or personnel.

 Fig. 13.   Kirk Hamilton, WMI Captain, checks N340FR’s  tail beacon light after a mission.   Despite troubleshooting and assistance  from the  local aircraft maintenance operator, a quick  trip  to Fargo was required  for  electrical work.    The  aircraft was  swiftly  returned  to service  and  no  operations were  compromised.    Also  pictured  are NDARB  Meteorologist,  Jeff  Cerrato  and  Intern  co‐pilot  Matthew Adamski.  Photo by WMI pilot Steffany Royal. 

 With the 24/7 nature of WMI’s commitments  for the ARB, when an aircraft has a maintenance problem  it needs  to be  repaired quickly.   This means  that WMI must either  fly a mechanic and parts  to  the broken project aircraft or  ferry  it  to Fargo  for more extensive work.   WMI has always attempted  to have  smaller items taken care of by local maintenance shops in western ND when possible.  Many of the local shops that WMI has relied on over the years have  lost capable mechanics or are maintaining smaller parts  inventories that don’t match WMI’s needs, which often  limits our options.   Also, these shops aren’t usually open after hours or on weekends.  In the past few seasons it has become WMI’s procedure to bring project aircraft to Fargo for maintenance events, as the FJC shop has a  large contingent of mechanics and parts at the ready.  Every aircraft will have  to undergo  various  FAA‐required  inspections during  the project period even  if no repairs were needed, and the WMI/FJC shop can get these done quickly to get the aircraft back out to the project.  This allows us to turn around an aircraft repair or inspection often on the same day, sometimes by the next day if parts must be ordered.  WMI developed a working relationship with two maintenance shops this season:    (1) Bottom Line Aviation LLC in Bowman and (2) Watford AeroService LLC in Watford City.  This allowed WMI to have inspections and limited maintenance performed on site which reduces the down time of the aircraft due to travel to time to and from Fargo.  WMI provided both of these locations with parts, documentation, and support services.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 20 

WMI project aircraft made three (03) trips to Fargo for  inspections and maintenance at the WMI/FJC shop during  the  2017  summer  season.    This  is  significantly  less  than  in  previous  years.   N340FR was  the  first aircraft to visit Fargo on June 6th for an electrical lighting problem, it returned to Bowman the next morning.  On June 22nd N709EA discovered a problem with its RH/LH engine ice vein doors, a critical item for protecting the engine in icing conditions.  The crew arrived early morning in Fargo on 6/22, but unforeseen parts orders delayed  their  return  to Williston  till  June 25th.   The  last  trip  to Fargo was a day  trip made on  July 23rd by N9798C for avionics repair.  Additionally, Fischer and a WMI/FJC mechanic made one (01) trip from Fargo to perform maintenance on N33144  in Bowman due  to a popped  tire on  landing.   WMI has a  large  fleet of aircraft, so a spare C340A seeding aircraft  (N8SS) was kept ready and available  in Fargo  in case one of the project aircraft developed a problem which would have removed it from service for an extended period.  No aircraft missed a flight operation due to a maintenance  issue.   While a spare aircraft  is not required by the contract, if one is available WMI always keeps it ready to assure uninterrupted service. 

7.2    WMI Aircraft Telemetry System ‐ AirLink 

The  NDARB  contracted  with WMI  to  provide  the  project  radars  with  equipment  to  track  each  seeding aircraft’s position, altitude and seeding events.  Each aircraft was equipped with a WMI “datalogger” system composed  of  a purpose‐built  computer  running WMI’s ADAS  (Aircraft Data Acquisition  System)  software.  The  computer  receives  inputs  from  the  aircraft’s  GPS  receiver,  silver  iodide  generators,  and  the  firing systems  from  the BIP  and belly mounted ejectable  flare  racks.   All project  aircraft were equipped with  a datalogger  as  part  of  the  telemetry  systems  that  provided  position  and  altitude  information  as  well  as seeding events.  The datalogger systems were designed and are specially built by WMI in Fargo.  The WMI ADAS system  logs position  from  the aircraft GPS  (latitude,  longitude, altitude, and groundspeed) during the entire flight at a data rate of once per second.  The computer also records the time and location of  seeding events.   A  telemetry  radio  in each aircraft  transmits  the ADAS  information  to  the WMI AirLink computer in the radar.  This information is then sent to the radar’s TITAN computer to generate the aircraft tracks on the TITAN display (see Fig. 20).  Files are created on the aircraft computer’s USB flash drive for later analysis.   The NDARB was provided with  the AirLink computer  software  to  replay  the  flight  track data  for post‐flight analysis.   The data was downloaded from each aircraft on a regular basis, checked by WMI, and sent to the ARB at the end of the season.  AirLink  is able to provide,  in real‐time, a display of the seeding aircraft flight paths generated from aircraft GPS data.   AirLink displays position  information, seeding status, and atmospheric microphysical  information (if  the aircraft  is equipped with probes), all  transmitted  via  radio modem  from each  seeding aircraft  to a receiver  in  the  radar.    The  event  tracking  capability  allows  the  radar meteorologists  to  determine which thunderstorm complexes were seeded and the number of flares used.  If chosen by the radar operator, files can  also  be  created  on  the  ground  computers  in  the  radars  to  enable  playback  of  flight  tracks  for  post‐mission analysis.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 21 

8.0    SEEDING EQUIPMENT 

WMI  designs, manufactures,  and  operates  a wide  variety  of  seeding  equipment.    Each  PIC  received  pre‐season  operation  and  maintenance  training  on  the  seeding  equipment.    WMI  maintains  an  extensive inventory  of  seeding  equipment  spares  that  was  restocked  as  needed  during  the  project.    WMI  also maintains an inventory of spares for the airplanes used on the project to avoid downtime waiting for parts.  

Each WMI Seneca II aircraft was outfitted with the following equipment:  2  WMI‐Lohse  ram‐air  pressurized  liquid‐fueled  AgI  generators,  with  a  7‐gallon  usable  capacity, 

calibrated to a flow rate of 3.0 gallons per hour at 120 mph airspeed. 

2 Wing‐mounted flare racks, each capable of carrying 12‐16 burn‐in‐place flares.  

 

Fig. 14.  WMI seeding Piper Seneca II aircraft.  Photos by Keisuke Yoshimura (2013 SIC Intern), Kirk Hamilton (2017 Seed 1 Captain) and Steffany Royal (2017 Seed 2 Captain). 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 22 

Each WMI Cessna 340 aircraft was outfitted with the following equipment:  2  WMI‐Lohse  ram‐air  pressurized  liquid‐fueled  AgI  generators,  with  a  7‐gallon  usable  capacity, 

calibrated to a flow rate of 4.0 gallons per hour at 130 kts airspeed. 

2 Wing‐mounted flare racks, each capable of carrying 12 burn‐in‐place flares. 

2 Belly‐mounted ejectable flare racks, 204 flare capacity total.  

 

Fig. 15.  A WMI C340A seeding aircraft.  Photos courtesy of Kirk Hamilton (2017 Seed 1 Captain), Artie Cifarelli (2017 Seed 9 Captain) and WMI. 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 23 

The WMI King Air C90A aircraft was outfitted with the following equipment:  2 Wing‐mounted flare racks, each capable of carrying 24 burn‐in‐place flares. 

1 Dry ice dispenser, capable of holding 200 lbs of dry ice pellets. 

3 Belly‐mounted ejectable flare racks, 306 flare capacity total.  

 

Fig. 16.  WMI cloud top Beechcraft King Air C90A aircraft N709EA, Seed 7, in Williston.  Photos by WMI. 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 24 

8.1    Seeding Equipment Performance 

The generator performance is a measure of the total time that one seeding generator was inoperative during hail  missions,  when  two  were  required.    The  following  graph  depicts  an  accurate  illustration  of  the percentage that the project aircraft were operating at less than desired capability.  The generator failure rate for the 2017 season was 1.46% or 1.95 hours.   Although not the  lowest average, the overall total time  lost was less than 2016 by 0.11 hours.  This can be attributed to the lower number of generator and flight hours overall this season.  

 

Fig. 17.  NDCMP 10‐Year Generator Failure rate chart. 

All of the seeding materials used during the project were supplied by the ARB.  These included dry ice pellets, silver  iodide  flares  (both ejectable and burn‐in‐place), and a silver  iodide solution.   This solution’s mixture contains  silver  iodide,  ammonium  iodide,  paradichloro‐benzene,  and  sodium  perchlorate,  all  dissolved  in acetone.    Chemical  formulations  have  evolved  with  research  and  experience,  and  now  incorporate ingredients that make the formulas faster acting – better for hail suppression operations, where the crews are often working with fast‐growing storms.   The seeding solution was mixed at each field site by the flight crews.  The ARB provided secure storage for the seeding materials at each site.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 25 

 

Fig. 18.  L to R, Matthew Standridge (NDARB Intern Meteorologist), Jeff Ceratto (NDARB Meteorologist), Shelby Scorse and Dakotah Osborn (NDARB Intern co‐pilots), and Steffany Royal (WMI Seed 2 Captain) work together to mix chemical for use in the aircraft burners.  Photo by WMI pilot Kirk Hamilton. 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 26 

9.0    WEATHER RADAR SYSTEMS 

The  NDARB  operates  two  five‐centimeter  EEC WSR‐74C  radars,  located  at  the  Bowman  and  Stanley airports.  Both radars have been upgraded to Doppler, providing meteorologists in the field with velocity data to forecast rapid storm development from outflow boundaries and to help avoid directing aircraft into  areas of  turbulence  from microbursts.    The Doppler upgrade also  improves  the  sensitivity of  the radars,  allowing  them  to  detect  early  echoes, which  aids  in  the  response  time  for  rain  enhancement missions.   Another upgrade  that  is useful  for both  radar  sites  is  the  remote access capabilities, which allow the radar technician or anyone at the NDARB to monitor the radars remotely and fix any software problems.  Each radar set has an antenna pedestal and a dish.  The antenna pedestal is the elevation‐over‐azimuth type.  The dish is parabolic, 8 ft. (2.4 m) in diameter, constructed of aluminum and installed within a 12 ft. (3.7 m) diameter fiberglass radome, which protects the radar from wind, precipitation, and hail damage and allows it to operate continuously.   The antenna assembly  is positioned on a steel tower at the Bowman Airport (see Fig. 10), and atop  the  radar building  in Stanley, at an adequate height  to provide  the best possible  radar coverage for the target areas.  The  data  collected  by  the  radar  are  analyzed  through  an  IRIS/TITAN  system.    The  Interactive  Radar Information System (IRIS, a Sigmet/Vaisala product) and the Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis, and Nowcasting (TITAN) system developed by scientists from the National Center for Atmospheric Research (NCAR) are software/hardware systems provided to each radar site by NDARB.  A clone of the software setup is also kept in Bismarck for remote data analysis.  IRIS  is very useful for meteorologists  in that  it provides the real‐time display of the radar data.   Along with displaying  the  reflectivity detected at each elevation angle  in  real‐time,  IRIS also has  tools available  to do cross sections on the most recently completed scan data (cannot do cross sections on real‐time display data).  

IRIS  is  not  as  useful  when  directing aircraft, since  it does not display aircraft and their position.   IRIS  is a great tool to use to determine  if a storm  is  increasing or  decreasing  in  intensity,  and  it  is  a good backup tool for cross sections if the TITAN machine is inoperable. 

Fig. 19.    Jeff Ceratto, NDARB Meteorologist, and  Mark  Schneider,  NDARB  Chief Meteorologist,  review  radar  data  at  the Bowman Ops Center  in July 2017.   Photo by WMI pilot Kirk Hamilton. 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 27 

While IRIS is useful, the TITAN system is the main software used when running operations.  The TITAN system provides 16  levels of contoured color  radar  reflectivity data,  zooming capabilities, custom  target overlays, instant playback, and real‐time aircraft flight track/seeding event superimposition.  The TITAN software runs on  a  LINUX  operating  system,  and  the  TITAN  system  displays  constant  altitude  plan  position  indicator (CAPPI),  vertical  storm  cross  section,  storm history,  storm  time‐height profile  and  reflectivity distribution.  The history of storm motions (yellow circles) and forecast storm motions (red circles) are also displayed.   A CAPPI display can be selected for various altitudes starting at 2 kilometers above the surface and stepping up in 1 kilometer  increments.   It  is also possible to create a “composite PPI” display, which plots the strongest radar reflectivity at any altitude in a PPI (radar display) format.  A zoom function allows the radar operator to zoom‐in on interesting features, such as hail cores, on the display.  The vertical cross section capability enables a radar operator to produce a two dimensional slice through a thunderstorm.   Unlike  conventional  radar Range Height  Indicators  (RHI),  the  vertical  cross  section option permits cross sections to be made along any two points on a PPI display and not just along the azimuth from the radar.  Aircraft flight tracks can be superimposed upon the TITAN display, and the field offices and project aircraft have  the  equipment  to  do  so  (see  the  previous  section  describing  the  WMI  datalogger  system).  Superimposed  flight  tracks aid the radar meteorologists  in directing the cloud seeding aircraft to the most suitable seeding candidates (see Fig. 20 and 21).  An electronic overlay generated by a computer file displays the project target area as well as county boundaries and prominent cities and geographical features.  Radar maps and flight track data are saved automatically  in approximately 5‐minute  increments.   The time period required to complete a volume scan varies dependent upon the RPM setting of the radar.  The large volume  of  graphical  data  being  recorded  and  stored  is  the  reason  for  the  necessity  of  upgrading  to  a specialized computer.  The weather radar data is recorded onto hard‐drive disks for storage and playback at a  later  time,  and  the  storms  can  be  replayed  for  future  analysis.    The  composite  PPI  radar maps  are automatically  sent  to  the ARB website every 5 minutes  (or when a  scan has been  completed)  to provide access  to  recently  recorded  data.    The  links  (accessible  from  the  ND  State Water  Commission website, http://www.swc.nd.gov/arb)  can be viewed using any PC with an  internet  server, and  show  current  radar maps  displaying  reflectivity  data  and  aircraft  flight  tracks.    Using  additional  funding  from  surrounding counties in the offseason the Bowman radar operates year‐round, while the Stanley radar is only used during the project season.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 28 

 

Fig. 20.   Stanley weather radar display at 21:43 UTC on July 29, 2017 showing cells north of Tioga, ND.   Displayed are aircraft flight tracks for Seed 9 (N37360, Red), Seed 7 (N709EA, Yellow) and Seed 8 (N121WA, Green).  See Fig. 21 for a zoomed in perspective.  Radar imagery courtesy of Paul Moen, NDARB. 

 

 

 

 

N709EA 

N121WA

N37360 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 29 

 

Fig. 21.  A zoomed in view of the Stanley weather radar display at 21:43 UTC on July 29, 2017.  This image shows Seed 7, 8, and 9; however, as the storm system progressed, Seed 4 and Seed 6 also launched.  A total of 5,636 grams and 84.73 lbs. of dry ice were dispensed over 19.04 flight hours that day.  Radar imagery courtesy of Paul Moen, NDARB. 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 30 

10.0    PROJECT RECORD KEEPING 

 

Fig. 22.  PARS App on a NDCMP iPad in the cockpit of N33144 (Seed 2).  Photo by Intern co‐pilot Shelby Scorse. 

NDCMP  record  keeping  is  completed  on  the  Apple  iPad.    The  iPad  is  widely  used  by  many  aviation companies,  including WMI who have used  it to replace the need for bulky paper charts.   The  iPad features the ARB’s “PARS”  (Pilot Aircraft Recordkeeping System) software and  is able  to  track position and altitude data.  The iPad receives this data from its built‐in GPS.  This data is used to create the flight form as well as accurate  maps,  with  seeding  areas  depicted  as  entered  by  the  flight  crew.    Two  additional  programs, ARBSync  and  ChemInv,  are  included  on  the  iPad  to  execute  data  uploads  to  the  ARB  database,  and  to monitor seeding chemicals and flares at NDCMP field sites.  The iPad allows for speedy uploads of the data to ARB’s database via Wi‐Fi.  WMI uses another gadget to receive weather radar and airport weather data that can be wirelessly linked to the  iPads,  but  using  this  during  a mission  disables  the  PARS  program  and  so  is  not  currently  practical.  Weather data can also be received using Foreflight™ software ‐ visible in Figure 23.  WMI would like to see further development of the PARS program for the iPad that will allow another program such as Foreflight™ to operate simultaneously, as this would improve the flight crew’s weather information greatly.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 31 

The  three  top‐seeding aircraft on  the project  (Seeds 1, 7, and 9) were  all  equipped  with  an  Appareo  Stratus  ADS‐B  receiver (Automatic Dependent Surveillance ‐ Broadcast) to access the FAA weather  information  provided  by  this  network.    The  weather information can be displayed on Foreflight using either the ARB or WMI  provided  iPad.   While  the  radar  depictions  available  from ADS‐B  are  delayed,  they  are  still  an  excellent  tool  for  the  flight crews to aid in situational awareness and communications with the radars.  This information is helpful enough that several of the other base‐seeding  pilots  used  their  own  personal  Stratus  receivers during the summer.  Fig. 23.  Foreflight™ display showing the seeding aircraft position relative to  a  radar  displayed  storm  on  August  12th.    Photo  by  Intern  co‐pilot Shelby Scorse. 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 32 

11.0    WMI AND NDARB PROJECT PERSONNEL 

11.1   Ground School 

The 2017 North Dakota Cloud Modification Project Ground School was conducted  in Bismarck, ND on May 23‐26.   Atmospheric Resource Board and WMI personnel conducted the ground school, which was held  in the lower level conference room of the State Water Commission.  All aspects of the program were discussed, such as  responsibilities of all personnel,  cloud physics, opportunity  recognition, use of  seeding  chemicals, project documentation,  safety procedures, PARS  iPad  training, and  selected examples  from prior projects that helped illustrate efficient cloud seeding procedures.  

 

Fig. 24.   Mark Schneider and WMI pilot Chance Faul  (Seed 5) demonstrate chemical mixing procedures during 2017 Ground School in Bismarck, ND.  Photo courtesy of NDARB. 

Numerous questions typically surface during the project as problems arise and remedies are explored.  It is invaluable  to have experienced personnel  in  the  field during  the  season  to  resolve  these problems.   ARB Director Darin Langerud and ARB Chief Meteorologist Mark Schneider were always available for advice and answers whenever their radar meteorologists needed guidance; all project personnel were provided a link to online copies of the NDCMP Operations Manual and Radar Applications Manual prior to the season start.  Jody Fischer provided support  for WMI pilot personnel during  the season.   Fischer started on  the NDCMP project as an  intern  in 1999 and has been  involved with  the project  since.   Prior  to  the  start of  the 2017 season,  he  spent  a  considerable  amount  of  time  with  each  pilot  to  ensure  they  were  prepared  and knowledgeable with  the  focus on  safety.   He  also  provided  training  and  support  during  the NDCMP  pre‐project 2017 ground school and filled  in for pilots as needed when vacations or for any unforeseen events occurred. 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 33 

11.2   Pilots 

Each pilot was checked out in his or her designated aircraft before the beginning of the project.  Five of the eight  initial PIC’s  (Thurston, Cifarelli, Hamilton, Royal, and Faul) and  the  relief pilot  (Fischer) had previous experience  cloud  seeding  as  PIC  on  the  NDCMP  and  on  other  WMI  weather  modification  projects.  Additionally,  two of  the  three  remaining  captains  (Browne  and Bauer) were  Intern  co‐pilots on  the 2016 NDCMP.  WMI remains committed to pilot retention where possible.  WMI training pilots were Jody Fischer and Brandon Thurston.  During training, all pilots got to fly with at least one of the two instructors to ensure that they were familiar with the airplane systems and the operation of the seeding equipment.  The pilots were also instructed on the airspeeds and power settings used during a seeding mission.  These flights provided quality assurance to standardize the WMI procedures for each pilot.  All of the pilots were  involved  in the pre‐season maintenance, and flight‐testing of the aircraft and seeding equipment.  Fig.  25.    Kirk Hamilton  (C340  Captain)  and  Jody Fischer snap a quick selfie before taking off for a training flight in Fargo, ND.  The 2017 season operated smoothly without any aircraft or personnel setbacks.   Some of the WMI pilots requested personal  time off; Fischer  filled  in  as  Seed  5  in Watford  City from  June  8‐10,  and  remained  on  call  for Seed 9 August 13 and 14.  WMI would like to thank  all  project  personnel  for  their  hard‐work and commitment to make this season a success! 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 34 

11.3   Co‐Pilot Internship 

The  co‐pilots  completed  the Applied Weather Modification  course at  the University of North Dakota, and were  interviewed and  selected  from  the  class  for  their  internships by Mike Poellot, Chair of Atmospheric Sciences at UND and Kelli Schroeder of the ARB.  Ms. Schroeder oversees the intern program for the ARB.  The  interns each rotated through Williston to gain additional experience  in the top seeding aircraft.   All of the interns returned to school before the end of August.  The  pilot  internship  program  is  funded  by  the  ARB.    The  intern  pilots  are  paid  an  hourly wage  and  are required to maintain a timesheet of their project activities.  The Pilot Internship Program was initially begun in 1974 by the Bureau of Reclamation.  A Memorandum of Understanding (MOU) between the ARB and the University of North Dakota has been  in place since 1975.   As of  the completion of  the 2017 program,  the program has provided training and experience for 370 pilots.  

 

Fig. 26.  Matt Standridge, NDARB meteorology Intern, and Shelby Scorse, NDARB co‐pilot Intern refuel Seed 2 (N33144). 

WMI provides,  for a nominal charge, each  season’s co‐pilot  interns with  flight  instruction and  signoffs  for High Altitude and High Performance training to give them the proper FAA certifications to act as pilots in the WMI aircraft used on the NDCMP.  This allows the interns to log flight time in the aircraft, giving them hands‐on experience which  is  far more beneficial  for  them.   These certifications are not normally earned during flight training at UND.  The flights, which involve several takeoffs and landings as well as flight operations at 25,000 feet, were completed on May 22‐23 this year.   Ground  instruction and two  instructional flights  in a WMI King Air C90A (N6111V) were provided by WMI Pilot, Brian Kindrat. 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 35 

11.4   NDARB Meteorology Staff 

All radars and intern meteorologists were employed by the NDARB.  Three meteorology interns were chosen to spend the season as assistant meteorologists in both Districts I (Matthew Standridge) and II (Sara Berry), and one  intern (Adam Roser) was selected to assist with forecasting from the Bismarck office.   Each  intern also spent approximately two weeks rotating through each of the other site locations during the project.  The NDCMP  Meteorology  Internship  Program  began  in  1996  and  to  date  has  provided  hands‐on  radar, operations and forecasting experience for 56 meteorology undergraduates. 

11.5   NDARB Administration 

Director Darin Langerud oversees the NDCMP operations for the ARB.  Chief Meteorologist Mark Schneider manages the radar and  intern meteorologists.  Business Manager, Ms. Kelli Schroeder handles the program funding, contracts, and the pilot intern program.  Mr. Daniel Brothers, Meteorologist, trains and oversees the intern  forecaster  as well  as  performing  office  duties  including  record  keeping,  iPads,  the ARB  rain  gauge network, and record quality control.  Mr. Langerud and Mr. Schneider are Weather Modification Association (WMA) Certified Weather Modification Managers, and Mr. Brothers is a WMA Certified Operator.  ND State Water Commission IT technician, Paul Moen handled issues with the TITAN software and hardware systems in both radars.  Moen was also the architect behind the iPad aircraft data recording software.  WMI installed and maintained the datalogger computers and electronics in the aircraft, including AirLink. 

11.6   Weather Modification International Administration 

Jody Fischer, WMI Director of Flight Operations was the Primary Project Manager for the 2017 season.  Mr. Fischer has been involved with the project since 1999 when he joined the team as an intern pilot in Watford City.  He returned the following year as a Seneca captain and continued that role for the next 4 seasons until he was assigned on other WMI’s international projects.  Neil Brackin, President of WMI and Bruce Boe, WMI VP of Meteorology served as Co‐Project Managers  in case Mr. Fischer needed  to  travel outside  the state.  Mr. Fischer is a Weather Modification Association Certified Weather Modification Operator, and Mr. Boe is a WMA Certified Manager.  Mr. Brackin became President of WMI in 2015, and once served as an intern pilot on the NDCMP.  Mr. Boe assumed his present position at WMI in 2001.  Prior to coming to WMI he served as Director of the ARB for 12 years.  Mr. Fischer was responsible for hiring and training the project pilots, overseeing aircraft operations, aircraft and equipment maintenance, and providing relief pilot and mechanic duties.  Fischer has worked at WMI full time since 2000.  Brandon Thurston, District II Project Pilot, served as the Field Representative for WMI during the season.  All North Dakota WMI field personnel reported problems and equipment status to him, and he then provided summaries  to Mr.  Fischer.    He  also  assisted with  pre/post‐season  seeding  equipment maintenance  and project  pilot  flight  training.    This was  his  third  season  on  the  North  Dakota  Cloud Modification  Project; previously he was a PIC for WMI on a winter project in Idaho.    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 36 

11.7   NDCMP Project Personnel Pictures 

 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 37 

12.0    PUBLIC RELATIONS 

12.1   SAMA Conference 

To  increase  internship  awareness  and WMI's prospective pilot pool, WMI  and NDARB participated  in  the Spring 2017 Student Aviation Management Association (SAMA) Conference and Career Fair  in Grand Forks, ND on April 20th.  The conference features a variety of speakers from all facets of the professional aviation industry.  Students, both prospective and currently enrolled, were able to discuss weather modification and the  internship with WMI and  the NDARB.   The NDARB was  represented by Kelli Schroeder.   Amy Haugen, representing WMI/FJC Human Resources, and  Justin Bauer and Alex Browne, 2017 WMI NDCMP captains, attended on behalf of WMI.  This year’s career fair was located at the Grand Forks Airport – UND Hangar. 

12.2   Bowman County Fair 

The Bowman County fair held July 13‐16th provided an excellent opportunity for the staff from ARB alongside with WMI  pilots  and  interns  to  showcase  the  current  North  Dakota  Cloud Modification  Project  to  local farmers, businesses,  and  families  attending  the  county  fair.   A booth was  set up during  the  fair  and was attended by Mark Schneider and DI pilots and interns. 

12.3   US Senator Heidi Heitkamp Visits Bowman, ND 

On July 6, 2017 US Senator Heidi Heitkamp visited the Bowman Radar facility and visited with NDCMP project personnel.   The purpose of  the Senator’s visit  to Bowman, ND was  to discuss with western North Dakota farmers  and  ranchers  the  current  drought  situation.    A  packed  crowd  at  the  Bowman  Livestock  Auction gathered  to hear how  the government planned  to help  those most affected.   While  in Bowman,  she also 

toured  the  new  Bowman  County  Municipal Airport and met with  the Airport Authority  to discuss the significance of rural airports.   Both of these topics are of great  importance to the North Dakota Cloud Modification Project! 

Fig.  27.    Kirk Hamilton, WMI  Captain,  shakes  the hand  of  US  Senator  Heidi  Heitkamp  during  the 2017  summer  season.    Sen. Heitkamp  spent  time with the District I crew learning about the ND Cloud Modification  Project  and  General  Aviation  as  it 

relates to rural airports like Bowman. 

12.4   Bowman Regional Airport Volunteering 

Special thanks to the District I team for their volunteerism during the 2017 season!  Pilots and meteorologists took  turns mowing,  spraying weeds,  assisting with  aircraft  fuelings,  and  providing  general  hospitality  to airport  and  radar  visitors.    Their  professionalism,  willingness  to  pitch  in,  and  positive  attitude  is commendable. Way to go team!  

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 38 

 

Fig. 28.  District I Team from left‐right: Kirk Hamilton, Shelby Scorse, Matt Standridge, Jeff Ceratto, and Matt Adamski. Not pictured ‐ Steffany Royal (photographer and Seed 2 Captain) and Dakotah Osborne (Intern co‐pilot). 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 39 

13.0  AWARDS 

NDARB recognizes field personnel professionalism and dedication to the project with the presentation of the following project awards.  Nominations are taken from project personnel, WMI administration, and ARB staff the last week of project and are carefully considered.  This season two awards were presented – the Wilbur E. Brewer Professional Award and the Outstanding Intern Award.  

Wilbur E. Brewer Professionalism Award 

Named in honor of one of the founders of WMI and longtime NDCMP advocate, this award was presented to WMI PIC Anna Mattson.  Anna was based in Stanley, ND and operated Seed 4. 

 Hans P. Ahlness Outstanding Intern Award 

A desire to learn and further their education attracts interns to the NDCMP.  This award is given to the intern who had the greatest positive  impact on the project and  its daily operations.    In honor of Hans P. Ahlness, longtime NDCMP participant and great mentor to hundreds of North Dakota  interns,  it  is an honor to have the Intern Award bear his name going forward.  Read more about Hans in Section 15.0 – In Memoriam.  This year’s recipient was meteorology intern Matt Standridge.  Matt was based in Bowman, ND and provided support for District 1.  Congratulations Anna and Matt!  

     

Fig. 29.  Certificates awarded to Matt Standridge and Anna Mattson.  Thank you for all your contributions during the 2017 North Dakota Cloud Modification Project.  We wish you many successes on your future endeavors! 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 40 

14.0    CONTRACTOR’S SUMMARY 

The 2017 summer is completed and snow flurries have already occurred in most of North Dakota!  This was the 57th season of operations and it is no secret that its success is due in large part to a number of dedicated individuals  working  together  from  early‐spring  through  late‐summer.    NDCMP  benefits  from  consistent management and direction,  from  the oversight of  the Board and  through  the yearlong efforts of  the ARB office staff.   Personnel must be hired and trained, equipment maintained and  improved, seeding chemicals and  flares  obtained,  and procedures put  in place  to  allow  for  smooth project  operations.    The ARB  staff members – Darin Langerud, Mark Schneider, Kelli Schroeder, and Dan Brothers  ‐ have all been  in place for several years and know their jobs well.  WMI appreciates working with these professionals.  With a project  that uses so many aircraft,  the off‐season maintenance must begin around September and continues right up until the aircraft are delivered to  their project sites  in May.   Then during  the season as maintenance  issues  crop  up  they  must  be  dealt  with  quickly.    WMI  wishes  to  recognize  the  quality maintenance and facilities available to us from our companion company, Fargo Jet Center LLC.  Without this partnership WMI would be hard‐pressed to maintain the record of aircraft mission readiness upon which we pride  ourselves.    WMI  would  also  like  to  recognize  the  dedication  and  efforts  of  two  western  ND maintenance operators – Bottom Line Aviation LLC in Bowman and Watford Aeroservice LLC in Watford City.  Both facilities helped with  inspections and unscheduled maintenance items that popped up throughout the season.   WMI  aircraft  were  given  priority  when  called  upon  and  these  efforts  contributed  to  seamless operations.  One of the biggest challenges  in future seasons will be pilot retention.   The 2017 NDCMP was fortunate to have  recruited  7  of  8  captains  with  previous  seeding  experience!  Although WMI  does  its  best  to  keep experienced personnel by employing NDCMP pilots  in the off‐season  in  locations  like  Idaho and California, the  reality  is  that  nationwide  pilot  shortages  are  occurring.    This  is  in  part  to  a  few  factors  –  higher retirement numbers, decrease in new pilots with enough hours to fill positions, and an increase in airline and corporate charter hiring.  Jobs  that historically were  lower‐paid entry  level positions are now  rapidly being filled and at attractive salaries.  WMI is committed to staying competitive and actively recruiting, in order to avoid turnover and keep experienced captains where possible with minimal cost to the project.  During the season, the Ward County Commission received complaints regarding the cost of the project.   A mid‐summer vote was brought  forth to request the ARB to  immediately suspend operations.   This request was  denied,  as  it  needed  to  be  filed  in  accordance  to  ND  state  law  with  the  Ward  County  Weather Modification Authority, which did not occur.  Operations continued as normal.  WMI supports the efforts of the ARB  and  applauds  them  for  fielding numerous  inquiries  about  the program  throughout  the  summer.  WMI  President,  Neil  Brackin,  also  provided  support  through  multiple  articles  and  public  interviews  – including the ND State Fair.    In October, Ward County Commission voted to cut the 2018 budget by $87K.  How this will affect NDCMP  is yet to be exactly determined.   As discussion continues, WMI stands ready to work with the ARB to educate the public on the program’s achievements and success rates.  WMI  invites  comments  from  NDARB  regarding  this  summer’s  project  and  improvements  for  continued operations.   Our  team  enjoyed  providing  services  for  the  2017  summer  season  and we  look  forward  to returning next summer!    

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 41 

15.0   IN MEMORIAM 

WMI would like to recognize Hans P. Ahlness for his dedication to not only WMI, but the North Dakota Cloud Modification Project.  Hans’ career flying cloud seeding missions began in the summer of 1982, when he flew as a UND intern co‐pilot on the Bowman‐based turbo Twin Commanche.  In subsequent summers he flew as a captain on the project, eventually accruing 35 seasons on the North Dakota Project. On December 1, 2016, Ahlness died when the Cessna 340 aircraft he was piloting crashed near Fargo, ND.  Hans became a full‐time employee at Weather Modification  in 1985 where he remained employed as Vice President of Operations until his death. In his role as VP‐Ops, Ahlness oversaw the NDCMP contract for WMI from 1990‐2016.  Yearly Hans would work with pilots and meteorologist alike to provide insights into seeding systems and  seeding strategies.   He also handled weather and aircraft questions, helped write equipment 

and  operations manuals,  filled  in when  needed  during  pilot absences,  and  provided  training for  field  personnel  both  before and during project.  Hans  logged  thousands  of  hours in  the  skies  of  western  North Dakota,  and  his  impact  on  the program  and  the  constituents  of North  Dakota  is  far  reaching.  Hans’  passion  for  NDCMP  is something hundreds of pilots and meteorologist  will  always remember.    Thank you Hans for your support, friendship, willingness to teach, and encouragement to see 

the big picture!  Fig.  30.    Hans  P.  Ahlness  photo collage  created  by  NDCMP  alumnus Herb Ballou (2004‐2006).   Thank you Herb for capturing Hans in action! 

   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 42 

APPENDIX ITEMS 

Appendix A:  Aircraft Activity Tables 

District I  “Hybrid” Cloud Top Aircraft – N340FR District I  “Hybrid” Cloud Base Aircraft – N340FR District I  Cloud Base Aircraft – N33144  District II Cloud Base Aircraft – N9798C, N39655, N13AG, N121WA District II  “Hybrid” Cloud Base Aircraft – N37360 District II Cloud Top Aircraft, Turbo‐Prop – N709EA District II  “Hybrid” Cloud Top Aircraft – N37360 

Appendix B:  Aircraft Specifications 

Piper Seneca II Cessna 340A (Hybrid) King Air C90   

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 43 

Appendix A 

District I – “Hybrid” Cloud Top Aircraft, Cessna  

  

2017 DISTRICT I FLIGHT SUMMARYCLOUD - TOP

DAILY RUNNING MAINTENANCE GENERATORS GENERATORS FLARESDATE HAIL RAIN RECON OTHER TOTAL TOTAL (Contractor ONE TWO ONE TWO

Expense) (hours burned) (grams burned) (grams)

07/10/17 1.10 1.10 1.10 48007/18/17 1.16 1.16 2.2607/20/17 1.43 1.43 3.69 480

0.00 3.690.00 3.690.00 3.690.00 3.690.00 3.690.00 3.690.00 3.690.00 3.690.00 3.69

TOTALS 2.53 1.16 0.00 0.00 3.69 3.69 0.00 0.00 0.00 0 0 960

TOTAL AgI RELEASED BY C-340 AIRCRAFT: 960 grams

TOTAL FLIGHT HOURS CONTRACTED: 20.00FLIGHT HOURS FLOWN TO DATE: 3.69FLIGHT HOURS REMAINING: 16.31PERCENT OF FLIGHT HOURS USED: 18%

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 44 

District I – “Hybrid” Cloud Base Aircraft, Cessna  

 

2017 DISTRICT I FLIGHT SUMMARYCLOUD - BASE (C340)

DAILY RUNNING MAINTENANCE GENERATORS - Cessna GENERATORS - Cessna FLARES DATE HAIL RAIN RECON OTHER TOTAL TOTAL (Contractor ONE TWO ONE TWO

(---------all flight times in hundredths of hours----------) Expense) (hours burned) (grams burned) (grams)

06/05/17 2.08 2.08 2.08 1.45 848.25 22506/06/17 0.00 2.08 1.9806/07/17 0.00 2.08 2.0706/10/17 2.06 2.06 4.14 1.50 438.7506/16/17 4.20 4.20 8.34 2.48 725.4006/17/17 1.74 1.32 3.06 11.40 1.47 0.18 429.98 105.3006/18/17 1.81 1.81 13.21 0.38 111.1506/21/17 2.00 2.00 15.21 1.07 625.95 7506/28/17 0.00 15.21 0.4006/29/17 4.23 4.23 19.44 1.42 1.65 415.35 965.25 7507/06/17 0.00 19.44 0.4407/10/17 1.87 1.87 21.31 0.89 520.65 22507/14/17 1.26 1.26 22.5707/17/17 1.93 0.58 2.51 25.0807/18/17 1.38 1.38 26.46 0.77 225.2307/19/17 1.89 1.89 28.35 1.00 585.00 112507/20/17 2.35 2.35 30.70 1.04 608.40 52507/24/17 2.15 2.15 32.85 0.04 0.87 11.70 508.95 7507/25/17 0.53 0.53 33.3807/29/17 2.83 2.83 36.21 0.17 1.45 49.73 848.2507/30/17 0.45 0.45 36.6608/05/17 0.00 36.66 0.4008/08/17 2.63 0.80 3.43 40.09 1.11 1.06 324.68 620.10 52508/12/17 1.46 1.46 41.55 0.99 579.15 30008/18/17 0.00 41.55 0.5408/25/17 0.00 41.55 0.2908/26/17 1.04 1.04 42.59 0.42 245.70 75

0.00 42.590.00 42.590.00 42.590.00 42.59

TOTALS 26.27 10.77 3.99 1.56 42.59 42.59 6.12 9.34 12.07 2,732 7,061 3,225

TOTAL AgI RELEASED BY BASE AIRCRAFT: 13,018 grams

TOTAL FLIGHT HOURS CONTRACTED: 55.00FLIGHT HOURS FLOWN TO DATE: 42.59FLIGHT HOURS REMAINING : 12.41PERCENT OF FLIGHT HOURS USED: 77%

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

Page 45 

 

District I – Cloud Base Aircraft, Seneca II 

  

2017 DISTRICT I FLIGHT SUMMARY

DAILY RUNNING MAINTENANCE GENERATORS - Seneca GENERATORS - Seneca FLARES DATE HAIL RAIN RECON OTHER TOTAL TOTAL (Contractor ONE TWO ONE TWO

(---------all flight times in hundredths of hours----------) Expense) (hours burned) (grams burned) (grams)

06/04/17 0.00 0.00 0.7706/05/17 3.01 3.01 3.01 0.13 2.32 26 933 37506/06/17 0.50 0.50 3.5106/10/17 1.16 1.16 4.6706/13/17 0.21 0.21 4.8806/14/17 1.96 1.96 6.84 0.21 4206/16/17 2.51 2.51 9.35 1.05 21106/17/17 3.19 3.19 12.54 1.34 26906/21/17 4.12 0.59 4.71 17.25 0.02 1.19 4 478 37506/27/17 0.00 17.25 0.5606/28/17 0.69 0.69 17.94 0.2706/29/17 3.21 3.21 21.15 1.97 0.67 396 269 30006/30/17 0.00 21.15 1.8507/02/17 2.33 2.33 23.48 0.01 1.35 2 543 15007/03/17 2.94 2.94 26.42 0.40 1.22 80 490 30007/04/17 0.51 0.51 26.9307/10/17 2.94 2.94 29.87 1.80 724 52507/11/17 0.59 0.59 30.4607/14/17 1.71 1.71 32.1707/18/17 3.98 1.42 5.40 37.57 0.37 0.31 74 12507/19/17 0.24 0.24 37.8107/20/17 3.63 3.63 41.44 1.82 732 60007/21/17 0.99 0.99 42.4307/24/17 1.92 1.92 44.35 1.31 527 52507/25/17 0.39 0.39 44.7407/27/17 1.23 1.23 45.9707/29/17 1.92 1.92 47.89 1.37 551 37507/30/17 0.52 0.52 48.4108/05/17 0.80 0.80 49.21 0.32 0.02 408/08/17 3.01 3.01 52.22 0.45 1.74 90 699 52508/09/17 0.44 0.44 52.6608/11/17 1.23 1.23 53.8908/12/17 1.46 1.46 55.35 0.96 386 450

CLOUD - BASE (Seneca)

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

Page 46 

 

 

   

08/18/17 0.00 55.35 0.3108/24/17 0.00 55.35 0.2108/26/17 2.01 2.01 57.36 1.33 535 525

0.00 57.360.00 57.36

TOTALS 36.48 8.46 7.89 4.53 57.36 57.36 4.29 5.97 17.39 1,200 6,991 5,025

TOTAL AgI RELEASED BY BASE AIRCR 13,216 grams

TOTAL FLIGHT HOURS CONTRACTED: 55.00FLIGHT HOURS FLOWN TO DATE: 57.36FLIGHT HOURS REMAINING : -2.36PERCENT OF FLIGHT HOURS USED: 104%

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

Page 47 

 

District II – Cloud Base Aircraft, Seneca II 2017 DISTRICT II FLIGHT SUMMARY

DAILY RUNNING MAINTENANCE GENERATORS - Senecas GENERATORS - Senecas FLARES DATE HAIL RAIN RECON OTHER TOTAL TOTAL (Contractor ONE TWO ONE TWO

(---------all flight times in hundredths of hours----------) Expense) (hours burned) (grams burned) (grams)

06/05/17 3.76 3.14 6.90 6.90 1.27 1.58 255 63506/06/17 0.00 6.90 0.3706/09/17 8.99 2.94 1.17 0.90 14.00 20.90 3.55 2.40 714 965 15006/14/17 4.78 1.17 0.88 6.83 27.73 0.01 2.03 2 81606/15/17 6.08 6.08 33.81 1.34 26906/16/17 7.52 1.27 8.79 42.60 0.33 4.12 82806/17/17 13.74 13.74 56.34 6.39 1,28406/19/17 2.24 1.58 3.82 60.16 0.61 24506/21/17 1.94 1.94 62.1006/24/17 0.00 62.10 0.6006/28/17 2.23 2.23 64.33 0.7006/29/17 16.24 16.24 80.57 6.44 4.12 1,294 1,656 75006/30/17 2.07 2.07 82.64 0.11 0.85 22 34207/02/17 1.86 1.86 84.50 0.26 0.84 52 33807/03/17 4.13 4.13 88.63 1.50 60307/06/17 0.00 88.63 0.3307/07/17 0.00 88.63 0.4207/10/17 7.33 7.33 95.96 0.60 3.18 121 1,278 90007/11/17 6.76 2.31 1.37 10.44 106.40 0.21 2.39 42 961 37507/14/17 3.27 3.27 109.67 0.3407/17/17 3.15 3.15 112.82 0.29 0.27 1.35 54 543 37507/19/17 1.80 0.53 2.33 115.15 0.26 0.39 7807/20/17 12.70 1.52 14.22 129.37 0.77 2.74 155 1,101 37507/21/17 1.46 0.58 2.04 131.41 0.25 10107/22/17 2.92 2.92 134.3307/23/17 0.00 134.33 4.0007/25/17 1.13 1.13 135.4607/26/17 0.00 135.46 0.3107/27/17 1.79 2.15 0.58 4.52 139.98 0.45 0.36 90 14507/28/17 0.00 139.98 0.2607/29/17 11.79 2.03 13.82 153.80 0.29 0.65 5.29 131 2,127 90007/30/17 1.23 1.23 155.0308/02/17 0.75 0.75 155.7808/05/17 0.00 155.78 0.6708/06/17 0.00 155.78 1.18

CLOUD - BASE (Seneca)

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

Page 48 

 

  

 

08/08/17 4.23 3.39 7.62 163.40 1.14 1.67 229 671 37508/09/17 6.86 1.72 8.58 171.98 2.55 51308/12/17 6.68 2.27 8.95 180.93 2.67 537 7508/13/17 0.00 180.93 0.4008/15/17 4.06 4.06 184.99 0.84 16908/17/17 0.63 0.63 185.6208/18/17 2.20 0.60 2.80 188.42 0.35 0.33 70 13308/21/17 0.00 188.42 0.5508/23/17 0.00 188.42 0.6708/24/17 0.00 188.42 0.3908/26/17 0.85 0.85 189.2708/31/17 7.74 7.74 197.01 0.28 4.27 56 1,717 45009/01/17 1.67 1.67 198.68 1.03 414 675

0.00 198.680.00 198.680.00 198.68

TOTALS 104.89 60.67 24.73 8.39 198.68 198.68 12.36 34.66 36.79 6,967 14,790 5,400

TOTAL AgI RELEASED BY BASE AIRCR 27,156 grams

TOTAL FLIGHT HOURS CONTRACTED: 390.00FLIGHT HOURS FLOWN TO DATE: 198.68FLIGHT HOURS REMAINING : 191.32PERCENT OF FLIGHT HOURS USED: 51%

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 49 

 

District II – “Hybrid” Cloud Base Aircraft, Cessna  

  

   

2017 DISTRICT II FLIGHT SUMMARY

DAILY RUNNING MAINTENANCE GENERATORS - Cessna GENERATORS - Cessna FLARES DATE HAIL RAIN RECON OTHER TOTAL TOTAL (Contractor ONE TWO ONE TWO

(---------all flight times in hundredths of hours----------) Expense) (hours burned) (grams burned) (grams)

06/06/17 0.00 0.00 0.5006/09/17 3.66 3.66 3.66 0.15 2.19 44 1281 15006/15/17 3.33 3.33 6.99 2.50 73106/17/17 3.06 3.06 10.05 2.15 629 7506/24/17 0.00 10.05 0.3806/29/17 3.10 3.10 13.15 0.19 1.63 56 954 90007/02/17 2.69 2.69 15.84 0.66 19307/07/17 0.00 15.84 0.5207/11/17 2.12 2.12 17.96 0.35 10207/12/17 1.58 1.58 19.5407/14/17 1.65 1.65 21.19 0.67 39207/16/17 2.07 2.07 23.2607/20/17 3.06 3.06 26.32 1.03 0.55 301 32207/25/17 0.00 26.32 0.5407/26/17 0.00 26.32 0.3307/27/17 2.09 2.09 28.41 0.79 46207/29/17 2.50 1.65 4.15 32.56 0.68 1.65 199 965 67507/30/17 0.00 32.56 0.3507/31/17 0.00 32.56 0.4708/06/17 0.00 32.56 0.3808/09/17 0.95 0.95 33.5108/12/17 2.52 2.52 36.03 0.68 1.02 199 59708/17/17 3.42 3.42 39.4508/18/17 0.00 39.45 0.3708/22/17 0.00 39.45 0.4108/27/17 0.00 39.45 0.41

0.00 39.450.00 39.45

TOTALS 21.64 9.79 8.02 0.00 39.45 39.45 4.66 8.39 8.50 2,454 4,973 1,800

TOTAL AgI RELEASED BY BASE A 9,227 grams

TOTAL FLIGHT HOURS CONTRACTED: 65.00FLIGHT HOURS FLOWN TO DATE: 39.45FLIGHT HOURS REMAINING : 25.55PERCENT OF FLIGHT HOURS USED: 61%

CLOUD - BASE (C340)

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 50 

 

District II – Cloud Top Aircraft, Turbo‐Prop  

  

2017 DISTRICT II FLIGHT SUMMARYCLOUD - TOP (TURBO-PROP ONLY)

DAILY RUNNING MAINTENANCE DRY ICE FLARESDATE HAIL RAIN RECON OTHER TOTAL TOTAL (Contractor

Expense) (pounds) (grams)

06/01/17 0.00 0.00 0.4806/05/17 3.04 3.04 3.04 77.9106/09/17 2.84 0.69 3.53 6.57 115.28 52006/14/17 1.52 1.52 8.09 54.4406/15/17 4.25 4.25 12.34 138.2706/17/17 4.33 4.33 16.67 156.3206/19/17 2.46 2.46 19.13 38.7406/22/17 0.00 19.13 1.3806/25/17 0.00 19.13 1.8706/29/17 4.66 4.66 23.79 208.5507/02/17 1.00 1.00 24.7907/03/17 1.90 1.90 26.69 21.5307/10/17 2.23 2.23 28.92 97.1107/11/17 1.65 1.65 30.57 55.9607/17/17 1.74 1.74 32.31 24.9607/20/17 3.75 3.75 36.06 114.48 10007/29/17 3.10 3.10 39.16 84.73 64008/08/17 0.90 0.90 40.0608/09/17 1.15 1.15 41.2108/12/17 1.55 1.55 42.76 13.2508/17/17 2.06 2.06 44.82 88.3308/18/17 0.96 0.96 45.7808/31/17 3.82 3.82 49.60 420

0.00 49.600.00 49.60

TOTALS 28.76 16.14 4.70 0.00 49.60 49.60 3.73 1,289.86 1,680

TOTAL AgI RELEASED BY C90 AIRCRAFT: 1,680 gramsTOTAL DRY ICE USED ON PROJECT: 1,289.86 pounds

TOTAL FLIGHT HOURS CONTRACTED: 145.00FLIGHT HOURS FLOWN TO DATE: 49.60FLIGHT HOURS REMAINING: 95.40PERCENT OF FLIGHT HOURS USED: 34%

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 51 

 

District II – “Hybrid” Cloud Top Aircraft, Cessna  

  

2017 DISTRICT II FLIGHT SUMMARYCLOUD - TOP (CESSNA)

DAILY RUNNING MAINTENANCE GENERATORS GENERATORS FLARESDATE HAIL RAIN RECON OTHER TOTAL TOTAL (Contractor ONE TWO ONE TWO

Expense) (hours burned) (grams burned) (grams)

0.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.00

TOTALS 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0

TOTAL AgI RELEASED BY C-340 AIRCRAFT: 0 grams

TOTAL FLIGHT HOURS CONTRACTED: 30.00FLIGHT HOURS FLOWN TO DATE: 0.00FLIGHT HOURS REMAINING: 30.00PERCENT OF FLIGHT HOURS USED: 0%

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 52 

 

Appendix B 

Piper Seneca II 

  

PIPER SENECA II SPECIFICATIONS 

4,570 lbs maximum gross weight 

3,200 lbs typical empty weight 

1,370 lbs typical useful load 

Turbocharged, 200HP engines 

Portable supplemental oxygen system 

200 hp per engine at sea level 

215 hp at 12,000 ft 

225 mph max cruise speed 

185 mph recommended cruise speed 

70 mph stall in landing configuration 

93‐123 gallons usable fuel capacity 

25,000 feet all engine service ceiling 

14,000 feet single engine service ceiling 

1,200 feet per minute all engine rate of climb 

190 feet per minute single engine rate of climb 

1,030 feet for takeoff over 50‐ft obstruction 

750 feet for takeoff ground roll 

950 feet landing ground roll 

28 ft. 07 in. length 

9 ft. 11 in. height 

38 ft. 11 in. wingspan 

 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 53 

 

Cessna 340A 

  

CESSNA 340A SPECIFICATIONS 

6,290 lbs maximum gross weight 

4,500 lbs typical empty weight 

1,790 lbs typical useful load 

Pressurized cabin 

Turbocharged, intercooled 310HP engines 

281 mph max cruise speed 

263 mph recommended cruise speed 

75 mph stall in landing configuration 

183‐203 gallons usable fuel capacity 

29,800 feet all engine service ceiling 

15,800 feet single engine service ceiling 

1,650 feet per minute all engine rate of climb 

315 feet per minute single engine rate of climb 

2,175 feet for takeoff over 50‐ft obstruction 

1,615 feet for takeoff ground roll 

1,850 feet land over 50‐ft obstruction 

770 feet landing ground roll 

34 ft. 04 in. length 

12 ft. 07 in. height 

38 ft. 01 in. wingspan 

 

2017 FINAL OPERATIONS REPORT  

ND Atmospheric Resource Board   •   North Dakota Cloud Modification Project  

 Page 54 

 

King Air C90A 

  

KING AIR C90A SPECIFICATIONS 

Full de‐icing capabilities 

Turboprop twin engine PT6A‐21 engines 

10,100 lbs gross weight 

5,765 lbs typical empty weight 

3,010 lbs typical useful load 

550HP per engine 

240 kts max cruise speed 

384 gallons usable fuel capacity 

30,000 feet all engine service ceiling 

15,600 feet single engine service ceiling 

2,137 feet per minute all engine rate of climb 

626 feet per minute single engine rate of climb 

3,100 feet for takeoff over 50‐ft obstruction 

2,250 feet for takeoff ground roll 

1,730 feet land over 50‐ft obstruction 

800 feet landing ground roll 

35 ft. 06 in. length 

14 ft. 03 in. height 

50 ft. 03 in. wingspan