Inverno nuclear, a devastação ambiental que certos cientistas argumentam que provavelmente resultaria das centenas de explosões nucleares numa guerra nuclear. Os efeitos prejudiciais da luz, calor, explosão e radiação causados pelas explosões nucleares eram conhecidos há muito tempo pelos cientistas, mas os efeitos indiretos dessas explosões sobre o meio ambiente permaneceram em grande parte ignorados por décadas. Na década de 1970, porém, vários estudos afirmaram que a camada de ozônio na estratosfera que protege os seres vivos de grande parte da radiação ultravioleta nociva do Sol poderia ser esgotada pelas grandes quantidades de óxidos de nitrogênio produzidos pelas explosões nucleares. Outros estudos especularam que grandes quantidades de poeira lançada para a atmosfera pelas explosões nucleares poderiam bloquear a luz solar de chegar à superfície da Terra, levando a um resfriamento temporário do ar. Os cientistas começaram então a levar em consideração a fumaça produzida por vastas florestas incendiadas por bolas de fogo nucleares, e em 1983 um ambicioso estudo, conhecido como estudo TTAPS (a partir das iniciais dos sobrenomes de seus autores, R.P. Turco, O.B. Toon, T.P. Ackerman, J.B. Pollack e Carl Sagan), levou em consideração o fator crucial da fumaça e fuligem resultantes da queima de combustíveis de petróleo e plásticos nas cidades devastadas pela explosão nuclear. (A fumaça de tais materiais absorve a luz solar muito mais efetivamente do que a fumaça da queima de madeira). O estudo TTAPS cunhou o termo “inverno nuclear”, e suas hipóteses sinistras sobre os efeitos ambientais de uma guerra nuclear foram estudadas intensivamente pela comunidade científica norte-americana e soviética.
A causa básica do inverno nuclear, como foi suposto pelos pesquisadores, seriam as numerosas e imensas bolas de fogo causadas pela explosão de ogivas nucleares. Essas bolas de fogo acenderiam enormes incêndios descontrolados (tempestades de fogo) sobre toda e qualquer cidade e floresta que estivesse ao seu alcance. Grandes plumas de fumaça, fuligem e poeira seriam enviadas para o alto desses incêndios, levantadas pelo seu próprio aquecimento para altas altitudes, onde poderiam derivar durante semanas antes de caírem de volta ou serem lavadas da atmosfera para o chão. Várias centenas de milhões de toneladas dessa fumaça e fuligem seriam pastoreadas por fortes ventos de oeste para leste até formar uma faixa uniforme de partículas que circundaria o hemisfério norte de 30° a 60° de latitude. Estas densas nuvens negras poderiam bloquear toda menos uma fração da luz do Sol por um período tão longo quanto várias semanas. As temperaturas superficiais mergulhariam por algumas semanas como consequência, talvez de 11° a 22° C (20° a 40° F). As condições de semi-escuridão, geadas mortais e temperaturas de congelamento, combinadas com altas doses de radiação da precipitação nuclear, interromperiam a fotossíntese da planta e poderiam destruir grande parte da vegetação e da vida animal da Terra. O frio extremo, os altos níveis de radiação e a destruição generalizada de infra-estruturas industriais, médicas e de transporte, juntamente com o fornecimento de alimentos e colheitas, provocariam um enorme número de mortes por fome, exposição e doenças. Uma guerra nuclear poderia assim reduzir a população humana da Terra a uma fração de seus números anteriores.
Um número de cientistas tem contestado os resultados dos cálculos originais e, embora tal guerra nuclear fosse sem dúvida devastadora, o grau de dano à vida na Terra permanece controverso.