Ydintalvi tarkoittaa ydinsodasta mahdollisesti aiheutuvaa ilmaston väliaikaista jäähtymistä.[1] Jäähtyminen johtuisi erityisesti ydinaseiden aiheuttamista tulimyrskyistä, joita syntyisi kaupunkeihin ja metsiin. Niissä kehittyisi huomattavia savu-, noki- ja pölypäästöjä.[2] Tällainen päästöpilvi kohoaisi ilmakehään ja vähentäisi maanpinnalle tulevan auringonsäteilyn määrää. Samaan aikaan maasta kuitenkin nousee lämpöä ilmakehään, tutkijoiden mukaan aiheutuisi kuukausien mittainen pakkaskausi. Pituudesta ja lämpötilasta on esitetty erilaisia arvioita, mutta seurauksena olisi kuitenkin ilmastokatastrofi.[3]
Ilmakehään kerääntyisi tulipalojen seurauksena satoja miljoonia tonneja savua ja nokea, joka kerääntyisi tuulten mukana 30° ja 60° leveysasteiden välille jämähtäväksi mustaksi vyöksi. Tällainen pilvikerros estäisi suurimman osan Auringon säteilystä pääsemästä Maan pinnalle. Lämpötilat voisivat laskea 11–22 astetta. Kasvillisuus ja eläimistö kuolisivat, kun kasvien fotosynteesi häiriintyisi pahoin. Eliöitä tappaisi kylmyyden lisäksi ydinräjähdyksistä seurannut radioaktiivinen laskeuma.[2] Vuonna 2019 tehtyjen laskelmien perusteella Yhdysvaltain ja Venäjän välisen laajamittaisen ydinsodan nostattama nokipilvi kiertäisi Maata yhdeksän vuotta. Vasta kymmenen vuoden päästä sodasta valoa saataisiin yhtä paljon kuin ennen sotaa.[4] Maapallon keskilämpötila laskisi yhdeksän astetta ja sadanta vähenisi kolmanneksella, mutta elämä maapallolla ei kuitenkaan tuhoutuisi aivan kokonaan.[5]
Nimi ydintalvi esitettiin ensimmäisen kerran vuonna 1983 julkaistussa TTAPS-tutkimuksesta, jossa ilmastomallinnuksessa laskettiin mukaan savun ja noen syntyminen ydinsodassa tuhoutuneiden kaupunkien palavasta öljystä ja muovista. Tällaisissa tulipaloissa syntyvä savu imee Auringon säteilyä tehokkaammin kuin puusta syntyvä savu. TTAPS-tutkimuksen jälkeen monet yhdysvaltalainen ja neuvostoliittolainen tutkijat alkoivat myös tutkia ydinsodan ympäristövaikutuksia.[2] (Lyhenne TTAPS tulee tekijöiden sukunimien alkukirjaimista: Turco, Toon, Ackerman, Pollack ja Sagan.[6][7])