W 1983 r. R.P. Turco, O.B. Toon, T.P. Ackerman, J.B. Pollack i Carl Sagan (zwani TTAPS) opublikowali pracę zatytułowaną „Globalne konsekwencje atmosferyczne wojny nuklearnej”, która jest podstawą, na której opiera się teoria zimy nuklearnej.
Teoria głosi, że eksplozje nuklearne wywołają burze ogniste nad wieloma miastami i lasami w zasięgu. Wielkie pióropusze dymu, sadzy i pyłu zostaną wysłane w górę z tych pożarów, uniesione przez ich własne ogrzewanie na duże wysokości, gdzie mogłyby dryfować przez tygodnie, zanim opadną z powrotem lub zostaną wymyte z atmosfery na ziemię. Kilkaset milionów ton tego dymu i sadzy byłoby kierowanych przez silne wiatry z zachodu na wschód, aż utworzyłyby one jednolity pas cząstek okrążający półkulę północną.
Te grube czarne chmury mogłyby zablokować wszystkie, ale ułamek światła słonecznego na okres tak długi jak kilka tygodni. Warunki półmroku, zabójczych mrozów i ujemnych temperatur, w połączeniu z dużymi dawkami promieniowania pochodzącego z opadu jądrowego, przerwałyby fotosyntezę roślin i mogłyby w ten sposób zniszczyć znaczną część ziemskiej roślinności i życia zwierzęcego. Ekstremalne zimno, wysoki poziom promieniowania oraz powszechne zniszczenie infrastruktury przemysłowej, medycznej i transportowej wraz z zapasami żywności i uprawami spowodowałyby ogromną liczbę zgonów z powodu głodu, narażenia i chorób.
Nie jest pewne, czy wojna nuklearna wywołałaby efekt nuklearnej zimy. Jednakże, pozostaje to możliwością, a studium TTAPS stwierdziło: „…nie można wykluczyć możliwości wyginięcia Homo Sapiens”.
.