Можно ли данные определения рассматривать как определения, связанные причинно-следственной связью: В один из зимних, морозных дней... (зимняя, а потому морозная)?
2 ответа
1) Вариант 1 (классический): В один из морозных зимних дней. Неоднородные прилагательные, обозначают разные признаки, ближе к предмету находится определение с более постоянным признаком. "Стоял морозный зимний день" (16 примеров в Нацкорпусе).
Сближение признаков как авторское исключение: Морозный, зимний вечер, блеск фонарей, неистовые «пади» бойкого кучера, мелькание экипажей и ярко освещенных магазинов ― все это представляло какую-то дикую, не лишенную непонятной прелести картину. [А. К. Шеллер-Михайлов. Господа Обносковы (1868)]
2) Вариант 2 (более свободный): В один из зимних морозных дней. Строгий порядок определений нарушен, что может расцениваться как некоторое сближение признаков; поэтому возможна постановка запятой, но обычно она всё-таки не ставится. "Зимний морозный день близился к концу" (6 примеров).
3) Вариант 3. Три определения (два однородных и одно неоднородное): "Стоял ясный, морозный зимний день".
Ваше "зимняя, а потому морозная" весьма сомнительно, т. к. зима может быть и не морозной, также, к примеру, морозные дни случаются и осенью. Так что это не то, чем кажется вам.