En automne, les feuillus et certains conifères voient la couleur de leurs feuilles et de leurs aiguilles changer. Une année, ce jeu de couleurs peut être particulièrement intense et durer longtemps, une autre année, la splendeur des couleurs se termine tôt. Différents facteurs influencent le moment et la durée du changement de couleur des feuilles des arbres.
Avec le changement de couleur des feuilles, les arbres se préparent à la saison froide. La diminution de la durée du jour et la baisse des températures déclenchent un processus de vieillissement dans les feuilles. Les nutriments sont dégradés et la chlorophylle - le pigment vert des feuilles responsable de la photosynthèse - est décomposée en ses éléments constitutifs et stockée dans les branches, le tronc et les racines.
Une fois que la couleur verte a disparu des feuilles, les pigments de couleur qui ont été recouverts par la chlorophylle au printemps et en été apparaissent. Certes, ceux-ci sont également dégradés en automne, mais pas aussi rapidement que la chlorophylle. Le colorant rouge (anthocyane) est produit en automne dans les feuilles pour protéger les processus de retrait d'un rayonnement solaire trop fort. La couleur brune n'apparaît qu'avec la mort des feuilles.
En automne, un tissu de séparation cortical se forme entre la feuille et la branche. Lors d'un prochain fort coup de vent, les feuilles tombent au sol et continuent à se dégrader.
Chaque espèce d'arbre présente des nuances de couleur différentes en automne. Le mélèze, le bouleau, le tilleul et l'érable, par exemple, brillent d'un jaune doré. Les feuilles de hêtre présentent des nuances de jaune, d'orange et de brun-rouge. Les couleurs rouges ne sont pas aussi fréquentes chez les arbres en Suisse que, par exemple, chez les espèces américaines de chênes et d'érables qui rendent les forêts d'automne si célèbres aux États-Unis et au Canada. En revanche, les arbustes tels que la viorne commune, le cornouiller rouge et de nombreux arbustes d'ornement présentent chez nous des feuilles d'un rouge intense.
L'intensité des couleurs dépend de la météo. Beaucoup de soleil et une température basse sans gel font que la chlorophylle se décompose très rapidement et que, parallèlement, davantage de pigment rouge est produit. Une série de journées chaudes et ensoleillées avec des nuits fraîches donnent donc les couleurs les plus spectaculaires en automne. S'il ne pleut pratiquement pas et que le vent ne souffle pas fort, la période de coloration automnale se prolonge. A l'inverse, les gelées précoces et les périodes froides empêchent les couleurs d'automne de se manifester de manière impressionnante. Les fortes pluies et le vent peuvent faire tomber les feuilles avant qu'elles n'aient eu le temps de développer leurs plus belles couleurs.
Le jaunissement automnal des feuilles commence en montagne et se propage en plaine. L'analyse des données des stations d'observation phénologique (période 1991-2020) pour le jaunissement des feuilles du hêtre et celui des aiguilles du mélèze montre que celui-ci se déplace vers la plaine à une vitesse de 1,1 jour par 100 mètres d'altitude. Toutefois, les observations sont très dispersées. Cela signifie que l'on peut également observer des colorations précoces des feuilles en plaine et des dates tardives en altitude, selon le site et l'arbre observé. Sur de grandes surfaces, la coloration des feuilles du hêtre commence fin septembre au-dessus de 1000 m et dans les dix premiers jours d'octobre en plaine.
Les forêts de mélèzes jaunies en Engadine et en Valais sont particulièrement impressionnantes. En moyenne, les mélèzes situés à plus de 1500 m d'altitude changent de couleur vers la mi-octobre. Ce n'est que vers la fin octobre et le début novembre que les aiguilles changent de couleur aux altitudes les plus basses. Les différences annuelles sont toutefois importantes. La coloration la plus précoce des aiguilles s'est produite à St-Moritz le 6 octobre 2007, la plus tardive le 24 octobre 2020.
Le moment où les feuilles changent de couleur est influencé par plusieurs facteurs qui ne sont pas encore tous connus avec précision. L'élément déclencheur est la diminution de la durée du jour, qui amorce la dégradation de la chlorophylle et donc l'apparition des substances colorantes jaunes et rouges. La température et la sécheresse jouent en outre un rôle. Une coloration tardive des feuilles se produit lorsque les mois d'août et de septembre sont très chauds. Un mois de septembre frais entraîne généralement une coloration précoce des feuilles. Une fin de printemps et un début d'été très chauds et secs peuvent également entraîner une coloration précoce des feuilles. En outre, la productivité des arbres pendant la période de croissance semble également jouer un rôle : Plus les arbres poussent vite et fort au printemps et en été, plus le jaunissement des feuilles intervient tôt.
L'augmentation des températures depuis le début des observations phénologiques en 1951 a des effets divers sur la coloration des feuilles. Alors que les feuilles du hêtre se colorent aujourd'hui près de cinq jours plus tard qu'au début des relevés dans les régions de basse altitude de Suisse, leur coloration en montagne s'est avancée de quelques jours. Il est donc difficile de savoir comment la date de coloration des feuilles évoluera à l'avenir avec le changement climatique. Les facteurs d'influence ne sont pas encore assez bien compris aujourd'hui.