În 1983, R.P. Turco, O.B. Toon, T.P. Ackerman, J.B. Pollack și Carl Sagan (denumiți TTAPS) au publicat o lucrare intitulată „Consecințele atmosferice globale ale războiului nuclear”, care reprezintă fundamentul pe care se bazează teoria iernii nucleare.
Teoria afirmă că exploziile nucleare vor declanșa furtuni de foc asupra multor orașe și păduri aflate în raza de acțiune. Mari coloane de fum, funingine și praf ar fi trimise în aer de aceste incendii, ridicate de propria lor încălzire la altitudini mari, unde ar putea pluti în derivă timp de săptămâni înainte de a cădea înapoi sau de a fi spălate din atmosferă pe sol. Câteva sute de milioane de tone de acest fum și funingine ar fi purtate de vânturi puternice dinspre vest spre est până când ar forma o centură uniformă de particule care ar înconjura emisfera nordică.
Acesti nori negri și groși ar putea bloca toată lumina solară, cu excepția unei fracțiuni, pentru o perioadă de câteva săptămâni. Condițiile de semiobscuritate, înghețuri ucigătoare și temperaturi sub zero grade, combinate cu doze mari de radiații provenite din precipitațiile nucleare, ar întrerupe fotosinteza plantelor și ar putea astfel distruge o mare parte din vegetația și viața animală de pe Pământ. Frigul extrem, nivelurile ridicate de radiații și distrugerea pe scară largă a infrastructurilor industriale, medicale și de transport, împreună cu rezervele de hrană și culturile, ar declanșa un număr masiv de morți din cauza foametei, expunerii și bolilor.
Nu este sigur că un război nuclear ar produce un efect de iarnă nucleară. Cu toate acestea, rămâne o posibilitate, iar studiul TTAPS a concluzionat: „…posibilitatea extincției lui Homo Sapiens nu poate fi exclusă”.