El invierno nuclear es un fenómeno climático que describe la consecuencia del uso indiscriminado de bombas atómicas. Surgió en el contexto de la guerra fría, y predecía un enfriamiento global debido al humo estratosférico, que tendría como consecuencia un colapso de la agricultura y la amenaza de hambrunas para la mayoría de la humanidad. El proceso seguiría estos pasos: la bomba nuclear levantaría una enorme nube de polvo que estaría en suspensión en la atmósfera durante meses. Esta capa de polvo dificultaría o impediría totalmente el paso de la luz solar, lo cual provocaría la muerte de los seres vivos que realizan la fotosíntesis. Estos seres, los productores, son el eslabón más bajo de la cadena trófica o cadena alimentaria, con lo cual también se extinguirían los demás seres vivos: herbívoros, carnívoros y descomponedores. Además, el ambiente sería irrespirable, por lo que muchos animales morirían directamente, al no poder efectuar la respiración. La teoría surgió a partir de un estudio de Paul Crutzen y John Birks en 1982, que ya propusieron que los incendios masivos que resultarían de un intercambio nuclear global y el humo que generarían en la capas bajas de la atmósfera tendrían consecuencias notables sobre el clima. Owen B. Toon y Richard P. Turco analizaron las consecuencias del humo en la estratosfera y acuñaron la expresión «invierno nuclear» en 1982, mientras que Vladimir Aleksandrov y Georgiy Stenchikov llevaron a cabo simulaciones sobre modelos más sofisticados en 1983. En parte como consecuencia de estos estudios y otros relacionados a finales de los años 1980, Ronald Reagan y Mijail Gorbachev iniciaron los tratados de desarme nuclear. En los años 2000 se hicieron una serie de estudios teniendo en cuenta la reducción planeada de armamento nuclear de Estados Unidos y la Unión Soviética (el Tratado de Reducciones de Ofensivas Estratégicas), y comparando las consecuencias de un intercambio dentro del arsenal permitido por ese contexto con un intercambio limitado entre potencias nucleares menores como India y Pakistán. En el primer caso, supusieron 4400 explosiones nucleares, que corresponderían a 440 megatones, 770 millones de víctimas directas y 180 Tg (teragramos o billones de gramos) de hollín. En el segundo, pequeñas bombas que sumaran 0.75 megatones y 44 millones de víctimas directas producirían 6.6 Tg de hollín. Según este estudio, aún los intercambios atómicos más modestos serían suficientes para producir efectos del mismo orden que la pequeña edad de hielo o el año sin verano. El estudio también sugería que la alteración de la temperatura de la estratosfera incluso en este caso podía tener consecuencias graves sobre el flujo de gases, y en concreto reducciones considerables en la capa de ozono. El uso del arsenal ruso y estadounidense llevaría a un descenso de la temperatura comparable o posiblemente más acusado que el de una glaciación, quizá durante una década. Por otro lado, estos nuevos cálculos basados en versiones modernas de modelos climáticos predijeron una vida media del hollín 5 veces más prolongada que la estimada en los años 1980, lo cual contribuiría a agravar y alargar las consecuencias sobre el clima.

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Nuclear winter (also known as atomic winter) is a hypothesized global climatic effect most often considered a potential threat following a countervalue (or city-targeted), nuclear war, as a result of city and natural wildfire firestorms. It is most frequently suggested to manifest as a result of the combined combustion pollution from the burning of at least 100 city sized areas at firestorm-intensity. The term was specifically coined to refer to computer model results where this smoke remained in the air for years, or even decades, and during this time it causes massive planet-wide temperature drops ("winters"). The climate models in the public domain suggest that the ignition of 100 firestorms, comparable in intensity to that observed in Hiroshima in 1945, would produce a "small" nuclear winter. The burning of these firestorms would result in the injection of soot (specifically black carbon) into the Earth's stratosphere, producing an anti-greenhouse effect that lowers the Earth's surface temperature. The models conclude that the cumulative products of 100 of these firestorms would unmistakably cool the global climate by approximately 1 °C (1.8 °F), largely eliminating the magnitude of anthropogenic global warming for two to three years. The authors speculate, but do not model, that this would have global agricultural losses as a consequence. A much larger number of firestorms, however, was the initial assumption of the computer modelers that coined the term in the 1980s. These were speculated to be a result of any large scale employment of countervalue city-airbursting nuclear weapon use during an American-Soviet total war. This larger number of firestorms, which are not, in of themselves modeled, are presented as causing nuclear winter conditions as a result of the smoke inputted into various climate models, with the depths of severe cooling lasting for as long as a decade, summer drops in average temperature by about 20 °C (36 °F) in core agricultural regions of the US, Europe, and China, and by as much as 35 °C (63 °F) in Russia. This cooling was produced due to a 99% reduction in the natural solar radiation reaching the surface of the planet in the first few years, gradually clearing over several decades. 1. \n* REDIRECT As nuclear devices need not be involved in the ignition of a firestorm, the term is a common misnomer. This is due to, in greatest part, the vast majority of published papers stating, without qualitative justification, that nuclear explosions are the cause of the modeled firestorm effects. The only phenomenon that is scrutinized and computer modeled in the nuclear winter papers is the climate forcing agent of firestorm-soot, a product which can be ignited and formed by a myriad of other, more common, means. On the fundamental level, it is known that firestorms can inject soot smoke/aerosols into the stratosphere, as each natural occurrence of a wildfire firestorm has been found to "surprisingly frequently" produce minor "nuclear winter" effects, with short-lived, almost immeasurable drops in surface temperatures, confined to the global hemisphere that they burned in. This is somewhat analogous to the frequent volcanic eruptions that inject sulfates into the stratosphere and thereby produce minor, even negligible, volcanic winter effects. A suite of satellite and aircraft-based firestorm-soot-monitoring instruments are at the forefront of attempts to accurately determine the lifespan, quantity, injection height, and optical properties of this smoke. Information regarding all of these properties is necessary to truly ascertain the length and depth of the cooling effect of firestorms, independent of the nuclear winter computer model projections. Presently, from satellite tracking data, stratospheric smoke aerosols are removed in a time span under approximately two months. The existence of any hint of a tipping point into a new stratospheric condition where the aerosols would not be removed within this time frame remains to be determined.

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