L’hiver volcanique est un phénomène assez similaire à l’hiver nucléaire dans la mesure où l’hiver est causé par les cendres. Un hiver volcanique désigne une réduction des températures mondiales causée par les cendres volcaniques et les gouttelettes d’acide sulfurique qui obscurcissent le Soleil et augmentent l’albédo de la Terre après une grande éruption volcanique particulièrement explosive. Les effets de refroidissement à long terme dépendent principalement de l’injection de composés sulfurés sous forme d’aérosols dans la haute atmosphère(stratosphère) le niveau le plus élevé et le moins actif de la basse atmosphère où il y a peu de précipitations, ce qui nécessite un long temps pour laver les aérosols de la région.
Un des effets sur la vie est le goulot d’étranglement de la population. Les causes de cet effet sont attribuées aux hivers volcaniques par certains chercheurs. Selon l’anthropologue Stanley Ambrose, de tels événements diminuent les populations à « des niveaux suffisamment bas pour que les changements évolutifs, qui se produisent beaucoup plus rapidement dans les petites populations, produisent une différenciation rapide des populations ». Avec le goulot d’étranglement de Toba, de nombreuses espèces montrent des effets massifs de rétrécissement du pool génétique, et on pense que Toba a presque exterminé l’humanité.
Les effets des éruptions volcaniques sur les hivers récents sont d’une ampleur modeste, mais historiquement, ils ont été significatifs. Par exemple, certains chercheurs de l’Institut national coréen de gestion des catastrophes affirment que si le volcan du Mont Baekdu entre en éruption, il se produira un effet naturel de refroidissement du climat dû aux cendres volcaniques. De même, l’explosion en 1991 du Mont Pinatubo, un stratovolcan des Philippines, a refroidi les températures mondiales pendant environ 2 à 3 ans. En 1883, l’explosion du Krakatoa a créé des conditions volcaniques semblables à un hiver. Les quatre années qui ont suivi l’explosion ont été exceptionnellement froides, et l’hiver 1887-1888 a été marqué par de puissants blizzards. Des chutes de neige record ont été enregistrées dans le monde entier.