По ставшим уже общепризнанными оценкам, в результате выноса в стратосферу большого количества дыма и сажи от обширных пожаров, вызванных взрывом 30 - 40 % накопленных в мире ядерных боезарядов, в результате существенного повышения количества отраженных солнечных лучей, температура на планете повсеместно снизится до арктической. Такое изменение климатических условий жизни на Земле и называется ядерной зимой.

Суровость ядерной зимы зависит от следующих факторов:

1. Количество сажи, которое возникнет и будет выброшено в тропосферу в случае крупномасштабной ядерной войны.
2. Влияние сажи на температуру Земли.
3. Время нахождения сажи в верхних слоях атмосферы.
4. Влияние похолодания на выживание людей.

Учитывая неопределенность в моделях, а также возможность затяжной ядерной войны и других причин затемнения атмосферы, можно предположить следующие теоретические варианты ядерной зимы:

1. Падение температуры на один градус в год, не оказывающее значительного влияния на человеческую популяцию (как после извержения вулкана Пинатубо в 1991 году).

2. «Ядерная осень» - снижение температуры на 2-4 °С в течение нескольких лет; неурожаи, ураганы.

3. «Год без лета» - интенсивные, но относительно короткие холода в течение года, гибель значительной части урожая, голод и смерть людей от холода в некоторых странах. Это уже происходило после крупных извержений вулканов в VI веке н. э., в 1783 году, в 1815 году.

«Десятилетняя ядерная зима» - падение температуры на всей Земле за 10 лет примерно на 30 - 40 °С. Этот сценарий подразумевается моделями ядерной зимы. Выпадение снега на большей части планеты, за исключением некоторых экваториальных приморских территорий. Массовая гибель людей от голода, холода, а также от того, что снег будет накапливаться и образовывать многометровые толщи, разрушающие строения и перекрывающие дороги. Большая часть населения Земли погибнет, однако миллионы людей выживут и сохранят ключевые технологии. Риски: продолжение войны за теплые места, неудачные попытки согреть нашу планету с помощью новых ядерных взрывов и искусственных извержение вулканов, переход в неуправляемый нагрев ядерного лета. Однако даже если допустить этот сценарий, окажется, что одного только мирового запаса рогатого скота (который замерзнет на своих фермах и будет храниться в таких естественных «холодильниках») хватит на годы прокорма всего человечества, а Финляндия имеет стратегический запас еды (зерна) на 10 лет.

Новый ледниковый период. Является гипотетическим продолжением предыдущего сценария, в ситуации, когда отражающая способность Земли возрастает за счет снега, и начинают нарастать новые ледяные шапки от полюсов вниз, к экватору. Однако часть суши у экватора остается пригодной для жизни и сельского хозяйства. В результате цивилизации придется радикально измениться. Трудно представить огромные переселения народов без войн. Многие виды живых существ вымрут, но значительная часть биосферы уцелеет, хотя люди будут уничтожать ее еще более безжалостно в поисках хоть какой-либо пищи. Люди уже пережили несколько ледниковых периодов, которые могли начаться весьма резко в результате извержений сверхвулканов и падений астероидов (извержение вулкана Тоба, Элатинская кометная катастрофа).

6. Необратимое глобальное похолодание. Оно может быть следующей фазой ледникового периода (при наихудшем развитии событий). На всей планете на геологически длительное время установится температурный режим, как в Антарктиде, океаны замерзнут, суша покроется толстым слоем льда.
Только высокотехнологичная цивилизация, способная строить огромные сооружения подо льдом, может пережить
такое бедствие, но такая цивилизация могла бы, вероятно, найти способ обратить вспять этот процесс. Жизнь может уцелеть только около геотермальных источников на морском дне. Последний раз Земля вошла в это состояние примерно 600 млн лет назад, то есть до выхода животных на сушу, и смогла выйти из него только благодаря накоплению С02 в атмосфере.

7. Наконец, в случае, если бы Солнце вообще перестало светить, наихудшим исходом было бы превращение всей атмосферы в жидкий азот.

Интеграция поражающих факторов оружия

Умеренная по масштабам ядерная зима, сопровождающаяся умеренным радиоактивным поражением, может дать «синергетический» эффект, который превосходит по силе даже самую мощную ядерную зиму, взятую в отдельности.

Например, как уже было сказано, в случае «чистой» ядерной зимы люди смогут многие годы питаться скотом, который замерз у себя в стойлах и хорошо сохранился. В случае радиоактивного заражения такой возможности не будет. Взрывными волнами по всему миру будут разрушены дома, а там, где они сохранятся, будут выбиты стекла, и это сделает более сложной защиту от радиации и холода.

Топить радиоактивным лесом будет опасно. Эти факторы усилятся разрушением наиболее ценных объектов инфраструктуры за счет прямого действия поражающих факторов ядерного оружия.

Ядерная зима как вид вооружения

Можно предположить, что если некая сила задастся целью устроить ядерную зиму искусственно, то она может ее организовать, взорвав водородные бомбы в каменноугольных шахтах или в тайге. Это, возможно, даст неизмеримо больший выброс сажи, чем атака на города. Если установить водородные бомбы с таймером на разные сроки, то можно поддерживать ядерную зиму неограниченно долго. Теоретически, таким образом можно достичь устойчивого самоподдерживающегося состояния «белого холодного шарика», отражающего весь солнечный свет, с полным вымерзанием океанов.

Инициация извержения сверхвулкана с помощью ядерного оружия также приведет к аналогу «ядерной зимы» - к вулканической зиме. Попытки людей исправить ситуацию с помощью искусственно созданной ядерной зимы или ядерного лета, могут только усугубить проблемы за счет перехода климата в режим раскачки.

Отдельно можно выделить теорию ядерного лета, которая предполагает, что после ядерной зимы, а может быть и вместо нее, наступит значительное повышение температуры Земли, которое может опасно суммироваться с уже имеющимся эффектом глобального потепления, переведя его в закритическую стадию с ростом температуры на десятки градусов.

Факторы, которые могут привести к ядерному лету: выпадение сажи на ледники; образование окислов азота при взрывах, разрушающих озоновый слой и ведущих к вымиранию растительности, поглощающей диоксид углерода; изменение альбедо в силу опустынивания и выделение диоксида углерода при пожарах. Кроме того, перестанет работать барьер, не дающий водяному пару попасть в стратосферу, а затем, когда он снова включится, десятки миллиардов тонн воды окажутся заперты в стратосфере, и они могут создать парниковый эффект в дополнительные 8°С величиной, как утверждает Рональд в своей статье «Ядерная зима и другие сценарии». Кроме того, он предполагает, что ядерную зиму можно использовать как оружие, при этом побеждает страна, накопившая наибольшие запасы продовольствия и имеющая наилучшее теплое жилье.

Ядерное лето гораздо опаснее ядерной зимы, так как человек легче переносит охлаждение, чем нагрев (то есть, если принять комнатную температуру за 20°С, то человек переносит мороз на улице в - 50°С, то есть на 70°С ниже, но сможет выдержать подъем температуры не более чем на 30°С, то есть не выше 50°С. Кроме того, системы обогрева могут работать автономно (уцелевшие леса как источник дров + печка), а холодильники требуют наличия устойчивой централизованной инфраструктуры (производство холодильников + электроэнергии). Хранение продуктов питания при резком потеплении станет крайне затруднено - они сгниют, будут испорчены вредителями или сгорят. Таким образом, ядерное лето создает гораздо больший риск вымирания, чем ядерная зима.

Особенность глобального заражения в том, что оно способно равномерно распространиться по всей поверхности Земли и проникнуть всюду за счет естественной конвекции атмосферы, а также в том, что оно настолько длительно, что его нельзя переждать в существующих сейчас автономных убежищах.

Наиболее известный сценарий такого рода - применение кобальтовых бомб, то есть бомб с повышенным выходом радиоактивных веществ. Кобальтовые бомбы представляют собой водородные бомбы, окруженные оболочкой из кобальта-59, превращающегося в радиоактивный изотоп кобальт-601. Проект бомбы, способной заражать целые континенты, предложил Лео Сцилард в 1950 году. Кобальт-60 имеет период полураспада 5,26 года, поэтому загрязнение, создаваемое им, будет длительным и его будет трудно переждать в бункере.