V roce 1983 publikovali R. P. Turco, O. B. Toon, T. P. Ackerman, J. B. Pollack a Carl Sagan (označovaní jako TTAPS) článek s názvem „Globální atmosférické důsledky jaderné války“, na němž je založena teorie jaderné zimy.
Teorie uvádí, že jaderné výbuchy vyvolají ohnivé bouře nad mnoha městy a lesy v dosahu. Z těchto požárů by se do vzduchu vznesly velké chuchvalce kouře, sazí a prachu, které by se vlastním zahříváním zvedly do velkých výšek, kde by se mohly vznášet celé týdny, než by klesly zpět nebo byly vyplaveny z atmosféry na zem. Několik set milionů tun tohoto kouře a sazí by bylo unášeno silnými větry ze západu na východ, až by vytvořily jednolitý pás částic obklopující severní polokouli.
Tato hustá černá mračna by mohla blokovat veškeré sluneční světlo kromě zlomku po dobu až několika týdnů. Podmínky polotmy, smrtících mrazů a teplot pod bodem mrazu by v kombinaci s vysokými dávkami záření z jaderného spadu přerušily fotosyntézu rostlin, a mohly by tak zničit velkou část pozemské vegetace a živočichů. Extrémní chlad, vysoká úroveň radiace a rozsáhlé zničení průmyslové, zdravotnické a dopravní infrastruktury spolu se zásobami potravin a úrody by vyvolaly masivní úmrtí v důsledku hladu, ozáření a nemocí.
Není jisté, zda by jaderná válka vyvolala efekt jaderné zimy. Zůstává však jednou z možností a studie TTAPS dospěla k závěru: „…nelze vyloučit možnost vyhynutí Homo Sapiens“.
.