การระเบิดจากการแลกเปลี่ยนนิวเคลียร์ทำให้เศษซากจำนวนมหาศาลเข้าสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์

ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ของฤดูหนาวนิวเคลียร์มองว่าการระเบิดจากการแลกเปลี่ยนนิวเคลียร์ทำให้เศษซากจำนวนมหาศาลเข้าสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ซึ่งในที่สุดจะปิดกั้นดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่เป็นเวลานานถึงหนึ่งทศวรรษ ทำให้อุณหภูมิโลกลดลง พืชผลจำนวนมากล้มเหลว ฤดูหนาว และความอดอยากอย่างกว้างขวาง เมื่อรวมกับการแผ่รังสีออกมา เอฟเฟกต์แบบน็อคออนเหล่านี้จะทำให้ผู้คนหลายล้านคนเสียชีวิตจากสงครามนิวเคลียร์ แม้ว่าพวกมันจะอยู่ไกลออกไปนอกเขตการระเบิดก็ตาม แนวคิดเกี่ยวกับฤดูหนาวนิวเคลียร์แทรกซึมอยู่ ในวัฒนธรรมของสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกา