ბირთვული ზამთარი — გლობალური კლიმატის გამაცივებელი ეფექტი, ან ანტისათბურის ეფექტი, რომელიც წარომოადგენს ჰიპოტეზას.^[1][2] მისი მოხდენის მთავარი მიზეზი ბირთვული ომი იქნება.^[3] ჰიპოთეზა ემყარება იმ ფაქტს, რომ ბირთვულ იარაღს შეუძლია გამოიწვიოს ჭვარტლის გავრცელება სტრატოსფეროში, სადაც იგი მზის სხივებს დაბლოკავს და საშუალებას არ მისცემს მათ, რომ დედამიწის ზედაპირზე მოხვდნენ. ვარაუდობენ, რომ შედეგად მიღებული ეფექტი გამოიწვევს მოსავლის განადგურებასა და შიმშილს.^[4][5]

პროცესის შემდეგ საფეხურზე, როდესაც ბირთვული ბომბის აფეთქება წარმოქმნის ღრუბელს და ეს ფენა ხელს შეუშლის მზის სხივების მოხვედრას დედამიწაზე, ეს გამოიწვევს ისეთი არსებების სიკვდილს, რომლებიც ასრულებენ ფოტოსინთეზს. მცენარეები დაბალ საფეხურზე დგანან კვების ჯაჭვში, რაც ასევე გამოიწვევს სხვა ცოცხალი ორგანიზმების სიკვდილს, რომლებიც მცენარეებით იკვებებიან, ხოლო ეს დაარღვევს მთელ კვებით ჯაჭვს. შემდგომში ორგანიზმთა დიდი ნაწილი სავარაუდოდ, დაიღუპებოდა ატმოსფეროში არასაკმარისი ჟანგბადის გამო, რომელსაც მცენარეები ვეღარ წამოქმნიდნენ.

2006 წლის დეკემბერში ამერიკის გეოფიზიკური კავშირის ყოველწლიურ შეხვედრაზე წარადგინეს კვლევა, რომელმაც აჩვენა, რომ მცირე მასშტაბის, ბირთვული ომიც კი შეიძლება გლობალური კლიმატისთვის ერთი ათეული წლით შემაფერხებელი აღმოჩნდეს. „რეგიონალური ბირთვული კონფლიქტის სცენარში“, აღწერილი იყო სუბტროპიკებში მყოფი ორი მოწინააღმდეგე ქვეყანა, რომელთაგანაც თითოეული იყენებდა ჰიროსიმაში ჩამოგდებული ზომის 50 ბირთვულ ბომბს (თითოეული დაახლოებით 15 კილოტონას), მკვლევრებმა გამოიკვლიეს, რამდენ მილიონ ტონა ჭვარტლს გამოათავისუფლებდა ეს მცირე მასშტაბური ომი და რა შედეგს მოიტანდა. გაცივება რამდენიმე გრადუსით ჩრდილოეთ ამერიკასა და ევრაზიის დიდ ტერიტორიებზე, გამოიწვევდა მათ შორის მარცვლეულის მზარდი კულტურის შეფერხებას რეგიონების უმეტეს ნაწილებში. ეს გაცივება მრავალი წლის განმავლობაში გაგრძელდებოდა და კვლევის თანახმად, შესაძლოა „კატასტროფული“ ყოფილიყო დედამიწისთვის.^[7][8]

ბირთვული აფეთქებები წარმოქმნიან დიდი რაოდენობით აზოტის ოქსიდებს. ამის შემდეგ ოქსიდები ჰაერში მაღლა გადაინაცვლებენ, თერმული კონვექციის საშუალებით. სტრატოსფეროში მოხვედრის შემდეგ, ისინი შეძლებენ კატალიზურად დაშალონ ატმოსფეროს ამ ნაწილში არსებული ოზონის მოლეკულები. ოზონის დაშლა კი საშუალებას მისცემს მზისგან წამოსულ მავნე ულტრაიისფერ გამოსხივებას გასცდნენ ამ ბარიერს და დიდი ინტენსივობით მიწამდე მიაღწიონ.^[9] მაიკლ ჯ. მილსის მიერ 2008 წელს ჩატარებულმა კვლევამ, რომელიც გამოქვეყნდა მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის გამოცემაში, დაადგინა, რომ პაკისტანისა და ინდოეთის ბირთვული იარაღის გამოყენებამ, შეიძლება შექმნას თითქმის გლობალური დონის ოზონის ხვრელი, რაც გამოიწვევს ადამიანის ჯანმრთელობის პრობლემებს. და გარემოს დიდ ზიანის მიყენება მინიმუმ ათი წლის განმავლობაში.^[10]

„ბირთვული ზაფხული“ არის ჰიპოთეზა, რომლის დროსაც ატმოსფეროში არსებული ღრუბელისგან გამოწვეული ბირთვული ზამთარი, მზის სხივებს ხელს შეუშლის დაბალ დონემდე ან ზედაპირზე მოხვედრაში,^[11] ნახშირორჟანგის გამო დედამიწის ზედაპირზე წარმოიქმნება სათბურის ეფექტი. გამოთავისუფლდება მეთანი, რომელიც წარმოიქმნება ორგანული ნივთიერებების დაშლისგან და ცხედრებისგან, რომლებიც გაყინულები იქნებიან ბირთვული ზამთრის პერიოდში.^[11][12] ჰიპოთეტური სცენარის თანახმად, 1-3 წლის განმავლობაში ღრუბლების უმეტესი ნაწილი გაქრება, შემდეგ კი გამაცივებელ ეფექტს გადაწონის გამათბობელი ეფექტი, რომელიც ზედაპირის ტემპერატურას სწრაფად გაზრდის რამდენიმე გრადუსით, რაც საკმარისია სიკვდილის გამოსაწვევად. ცხოვრების უმეტესობა, რომლებიც გადაურჩებიან სიცივეს, ისინი ვერ შეეგუებიან ტემპერატურის მკვეთრ მატებას, ჩეულებრივთან შედარებით. ოზონის შრე ეკვრის დედამიწას გარშემო და ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან იცავს ორგანიზმებს, ხოლო ოზონის შემცირება გამოიწვევს გენეტიკურ დაზიანებებს ორგანიზმებში. ტემპერატურის მატების შემთხვევაში, ატმოსფეროში წყლის რაოდენობაც გაიზრდება, რაც გამოიწვევს ზედაპირის უფრო მეტად დათბობას, თუ მისი კონცენტრაცია საკმარისად მოიმატებს, ამან შეიძლება გამოათავისუფლოს ზღვის ფსკერზე არსებული მეთანი, რომელიც მანამდე დიდი წნევის ქვეშ იმყოფებოდა, გამოთავისუფლდება უზარმაზარი რაოდენობით მეთანი, რომელიც კიდევ უფრო დააჩქარებს ტემპერატურის მატებას.

სხვა უფრო მარტივი ჰიპოთეტური ვერსიები, რომ ბირთვულმა ზამთარმა შესაძლოა გამოიწვიოს ბირთვული ზაფხული. ბირთვული იარაღის მაღალმა ტემპერატურამ შეიძლება გაანადგუროს შუა სტრატოსფეროში არსებული ოზონის შრე.^[13]

„ბირთვული ზამთარი“, ან როგორც მას თავიდან ეძახდნენ, „ბირთვული წყვდიადი“, მეცნიერულ კონცეფციად განიხილეს 1980-იან წლებში, მას შემდეგ რაც გაირკვა, ძველი ჰიპოტეზების სისწორე, რომ თუნდაც აზოტის ოქსიდებსაც შეეძლოთ ოზონის შრისთვის დიდი ზიანის მიყენება. არსებობს უამრავი მოსაზრება, თუ როგორ შეიძლება განვითარდეს მოვლენები ბირთვული ზამთრის შემდეგ, თუმცა მისი ყველა კომპიუტერული მოდელირება აჩვენებს კლემატის ცვლილებებს. ნებისმიერი ტიპის კლიმატური ცვლილება ცოცხალ ორგანიზმთა გარკვეული ნაწილისთვის ყოველთვის მომაკვდინებელი იქნება, ეს იქნება ტემპერატურის პატება თუ პირიქით. ბირთვული ზამთრის მცირე მასშტაბის შემთხვევები ისტორიაში არსებობს, მაგალითად ჰიროსიმაში ამერიკის მიერ 1945 წელს ჩამოგდებული ბირთვული ბომბი, რომელმაც „მინი ბირთვული ზამთრის“ ეფექტი წარმოქმნა რეგიონში.^[14][15]

ბირთვული ზამთრის სცენარის თანახმად ვარაუდობენ, რომ ას ან მეტ ქალაქში ბირთვული აფეთქებებისგან გამოწვეული ხანძარი ^[17][18] დიდი რაოდენობით ჭვარტლსა და კვამლს აიტანს ზედა და ქვედა სტრატოსფეროს რეგიონში. ღრუბელი წარმოიქმნება დედამიწის ზედაპირიდან 10-15 კილომეტრის დაშორებით, სადაც კვამლი წლების განმავლობაში შეიძლება დარჩეს, გარდა იმ შემთხვევისა, თუ არ ჩამოირეცხება შავი წვიმების სახით. ტემპერატურა, იგივე იქნება ან უფრო ცივი ვიდრე ამ რეგიონის ზამთარის თვეებში იყო.

ტროპოსფეროსა და სტრატოსფეროში ჭვარტლის სტაბილური ფენა, რომელიც წარმოქმნის საწინააღმდეგო სათბურის ეფექტს, სტივენ შნაიდერმა უწოდა „კვამლის სფერო“, თავის 1988 წლის სამეცნიერო ნაშრომში.^[19][2][20]

რადგან ბირთვული აფეთქების ცეცხლგამჩენი ეფექტები არ წარმოადგენს რაიმე განსაკუთრებულ მახასიათებელს,^[21] შესაძლებელია, რომ იგივე ხანძარისა და სასოფლო სამეურნეო ზიანის გამოწვევა, რაც 16 კილოტონიანმა ბირთვული ბომბმა გამოიწვია ჰიროსიმაში, ერთი B-29 ბომბდამშენის საშუალებითაც შეიძლებოდა განხორციელებულიყო.^[21][22][23]

ჭვარტლის გამოყოფას ატმოსფეროში გამოიწვევს სწრაფი წვა, ვინაიდან, როდესაც წვის რეაქცია ნელა მიმდინარეობს პროდუქტი ასწრებს ბოლომდე დაჟანგვას, ანუ დაწვას, ხოლო სწრაფი წვის პირობებში დაუწვავი ნახშირბადისგან წარმოიქმნება ნაწილაკები, რომლებიც კვამლს ჰაერში მიყვებიან, რაც აისახება ჭვარტლის ფერზე^[24][25][26]

ბირთვული ზამთრის მოდელირებისას აუცილებელი არ არის შემდგომი კლიმატური ეფექტების გამოწვევა.^[18][27] გლობალური დათბობის პროექციისთვის სწრაფი და იაფი გამოსავალი არის ატმოსფეროში ნახშირბადის დიოქსიდის დონის ორჯერ გაზრდა. სხვამხრივ გოგირდის ნაერთების სტრატოსფეროში მოხვედრა, ანუ ვულკანური ზამთრის ეფექტების მსგავსი, რადგან გოგირდის ნაერთებით გაჯერებული კვამლი იწვევს იმავე შედეგს, რასაც ბირთვული აფეთქების შემდგომ წარმოქმნილი ღრუბელი. მოდელირებაში მცირე მასშტაბის ბირთვული ზამთრის შესაქმნელად ასევე იყენებენ მტვრის ნაწილაკებს.^[28][29] ბირთვული ზამთრის მოდელირების მიხედვით მზის სხივების ღრუბლით გადაფარვის შემდგომ, ტემპერატურა 1,25 °C-მდე დაეცემა, ხოლო ორი, სამი და ათი წლის შემდეგ ტემპერატურა კვლავ იქნება დაახლოებით 0,5 °C.^[30]

„ბირთვულ ზამთარს“ ექნება მსგავსი კლიმატური ეფექტები, რაც ისტორიულად მოჰყვებოდა ვულკანურ ამოფრქვევებს, რომლებმაც გოგირდის ნაერთების გავრცელება გამოიწვიეს სტარატოსფეროში. ვილკანის ამოვრქვევისგან გაჩენილი ღრუბლისგან გამოწვეულ შედეგებს უწოდებენ „ვულკანურ ზამთარს“.^[31]აღნასნიშნავია ის ფაქტი, რომ დედამიწაზე ჟანგბდადის რაოდენობის შემცირება აქამდეც მომხდარა. ცარცული პერიოდი იყო მაღალი ატმოსფერული ჟანგბადის ხანა, მაშინდელი ჟანგბადის კონცენტრაცია ჰაერში მკვეთრად აღემატებოდა დღევანდელს.^[32]

ოთხი ძირითადი, მეტწილად დამოუკიდებელი საფუძველი არსებობს, რომლებიც ბირთვული ზამთრის შემდგომ გამოწვეულ შედეგებს უპირისპირდებიან:^[33] პირველ რიგში, გახდებოდნენ თუ არა ქალაქები ხანძრის მსხვერპლნი და, თუ ასეა, რამდენად დიდი ზიანი წარმოიქმნებოდა? მეორეც, ატმოსფეროში რადიაციული ღრუბლების ხანგრძლივობა: დარჩებოდა, თუ არა ცაში არსებული ჭვარტლი იმ დრომდე, სადამდეც ის პროგნოზირებული იქნებოდა, ან უფრო ადრე ხომ არ ჩამოირეცხებოდა შავი წვიმის სახით? მესამე, მოვლენების დრო: რამდენად რეალისტურია ის შედეგები, რომლებიც ასახულია და სადამდე გაგრძელდება გაცივება? და ბოლოს, დაბნელების ეფექტი: რამდენად დიდი დამაბნელებელი ეფექტი ექნება ღრუბლებს, რომლებიც მზის სხივებს არ გაატარებენ და საშუალებას არ მისცემენ მათ, რომ ზედაპირზე მოხვდნენ.^[33]

• Paul R. Ehrlich, Carl Sagan: Die nukleare Nacht. Die langfristigen klimatischen und biologischen Auswirkungen von Atomkriegen. Kiepenheuer und Witsch, Köln 1985, ISBN 3-462-01674-1.
• Toon, O.B.; Robock, A.; Turco, R. (2008). «Environmental consequences of nuclear war». Physics Today 61 (12). pp.37-42.
• El frío y las tinieblas, libro de Carl Sagan, Paul Ehlich y otros, Alianza Editorial, 1986, ISBN 8420695254, 9788420695259
• EMP - Nuclear Winter. ISBN 978-1517382216.
• Nuclear Winter: The Human and Environmental Consequences of Nuclear War. ISBN 978-0387960937.
• The Cold and the Dark: The World After Nuclear War. ISBN 978-0393302417.
• Nuclear War, Nuclear Winter. ISBN 978-0531104163.
• Nuclear War: From Hiroshima to Nuclear Winter. ISBN 978-0894901065.
• A Nuclear Winter's Tale: Science and Politics in the 1980s. ISBN 978-0262259309.
• Моисеев Н. Н., Александров В. В., Тарко А. М. Человек и биосфера: Опыт систем. анализа и эксперименты с моделями / Н. Н. Моисеев, В. В. Александров, А. М. Тарко. — М.: Наука, 1985. — 271 с.
• Н. Моисеев. Изучение биосферы с помощью машинных экспериментов. Оценка последствий ядерной войны // Экология человечества глазами математика: (Человек, природа и будущее цивилизации). — М.: Молодая гвардия, 1988. — С. 48—110. — 254 с. — (Эврика). — 155 000 экз. — ISBN 5235000617.
• Александров Г. А., Арманд А. Д., Белотелов Н. В., Ведюшкин М. А., Вилкова Л. П., Воинов А. А., Денисенко Е. А., Крапивин В. Ф., Логофет Д. О., Овсянников Л. Л., Пак С. Б., Пасеков В. П., Писаренко Н. Ф., Разжевайкин В. Н., Саранча Д. А., Свирежев, Юрий Михайлович, Семёнов М. А., Тарко А. М., Фесенко С. В., Шмидт Д. А. Математические модели экосистем. Экологические и демографические последствия ядерной войны / Под ред. А. А. Дородницына. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. 176 с.

• ბირთვული ზამთარი — სამოქალაქო განათლების ლექსიკონი
• Nuclear Winter — ENCYCLOPEDIA BRITANNICA
• The Encyclopedia of Earth, Nuclear Winter Lead Author: Alan Robock. Last Updated: July 31, 2008
• Nuclear Winter Simulation Animation
• New studies of climatic consequences of regional nuclear conflict from Alan Robock^{[მკვდარი ბმული]}, including links to new studies published in 2007.
• The global effects of nuclear winter
• The Risk of Nuclear Winter
• Nuclear winter
• Ядерная зима.
• Что такое «Ядерная зима». დაარქივებული 2015-09-23 საიტზე Wayback Machine.
• Ядерная зима
• Учебная модель: Последствия локального ядерного конфликта