Joe Shaw associe sa passion pour la musique et la photographie à une quête scientifique de phénomènes optiques atmosphériques.
Le fait que son père soit un physicien atmosphérique a probablement été déterminant : "Il me réveillait en plein milieu de la nuit pour me montrer des trucs".

Joe obtient son diplôme en ingénierie électrique à l’Université d’Alaska, après avoir commencé un cursus en musique. Ne voulant pas passer ses journées « assis dans un box à faire des circuits électriques”, il part travailler à Boulder, dans le Colorado pour l’Administration Nationale Océanique et Atmosphérique (ANOA).

Au laboratoire de propagation des ondes, il tombe sous l’influence du groupe LIDAR, et décroche une bourse de l’ANOA pour étudier les sciences optiques à l'Université de l'Arizona.

De retour à l’ANOA, il s’implique dans  l’étude du laser remote sensing et du LIDAR avec le Dr Jim Churnside. Ses projets visent à mesurer la rugosité de la surface de de la mer avec des laser glitter patterns à la surface de l'eau, afin d’approfondir les modèles de Cox et Munk.
Après douze ans passés à la ANOA, Joe retrouve sa maison ancestrale dans le Montana et s’inscrit à l’Université de l’Etat du Montana à Bozeman pour continuer ses études en optique et ses recherches en atmospheric optics.

Docteur Shaw étudie une large variété de phénomènes optiques naturels "à l’extérieur du box » dont :

• LIDAR appliqué aux abeilles : les abeilles sont conditionnées pour détecter des mines terrestres. Le LIDAR appliqué aux abeilles est utilisé pour détecter les abeilles qui ont trouvé une mine.
• LIDAR appliqué aux truites : où se cachent les truites du lac Yellowstone? Joe utilise le système LIDAR appliqué aux truites, installé dans un avion léger, pour pêcher. Ce LIDAR utilise un laser vert CFR 200 (modèle C0532E130R20HN).
• LIDAR appliqué aux nuages : comment est la polarisation du ciel établie par les nuages et les aérosols ? Joe utilise un whole sky polarization imager pour caractériser la polarisation comme vecteur de quatre éléments calculés pour chaque pixel de l'image. La partie nuages et aérosols est mesurée par LIDAR.

Joe utilise un laser vert CFR 200 dans son système LIDAR.

Est-ce les gouttes d'eau ou les cristaux de glace qui forment les couronnes autour de la lune? En rentrant chez lui en voiture un soir d'hiver avec sa femme, Joe remarque une pleine lune dans le ciel avec une couronne. Le diamètre des anneaux coronaires diffractifs indique que la taille des particules du nuage est de 6-20 microns.

Cependant, le LIDAR appliqué aux nuages à double polarisation ainsi que le thermomètre de la radiosonde montrent que les particules du nuage sont de la glace.

Typiquement, les cristaux de glace sont beaucoup trop larges pour créer une couronne avec des anneaux aussi épais. Aussi, les mesures ont mis en évidence que ces petites particules de glace peu communes expliquent ce genre de couronne de nuage d’ondes.

Publications de Joe Shaw

• DS Hoffman et al. (2007) Range-resolved optical detection of honeybees by use of wing-beat modulation of scattered light for locating land mines.  Applied Optics 46: 3007-3012.
• JA Shaw et al. (2008) Airborne LIDAR mapping of invasive lake trout in Yellowstone Lake.  International Laser Radar Conference, June 2008.
• NJ Pust and JA Shaw (2008) Digital all-sky polarization imaging of partly cloudy skies.  Applied Optics 47: H190-H198.
• NL Seldomridge, JA Shaw, KS Repasky (2006) Dual-polarization lidar using a liquid crystal variable retarder.  Optical Engineering 45.