葉っぱには、クロロフィルという緑色の色素とカロチノイドという黄色の色素が含まれていますが、クロロフィルの量が多いため黄色は目立たず、葉っぱは緑色に見えています。秋になり、気温が低くなったり、日照時間が短くなったりすると、活動が弱まりクロロフィルが分解され、カロチノイドが目立ってきて、葉っぱが黄色く見えるようになります。黄色く黄葉するものにイチョウ、イタヤカエデ、ブナなどがあります。

一方、この時期、葉を維持する消費エネルギーを減らすために、落葉の準備をはじめます。このとき、葉っぱと茎の間に離層が形成され、水分や栄養分のやり取りができなくなるので、葉っぱで作られた糖分が葉っぱに蓄積されるようになります。この糖分がアントシアニンという赤い色素に代わり、葉っぱが赤く見えるようになります。葉っぱが紅葉するものに、イロハモミジ、オオモミジ、ニシキギ、ツタウルシ等の植物があります。紅葉が始まったころ、葉っぱが赤黒くなるのは、クロロフィルが充分に分解される前にアントシアニンができ始め、緑と赤が混ざって見えるためです。

夏の日照時間や気温、降水量なども関係してくるため、一概に言うことは難しいですが、きれいに紅葉する条件は主に次の3つと言われています。

１．昼と夜の気温差が大きい
２．日光（紫外線）によく当たる
３．適度な湿度がある

１．昼と夜の気温差が大きい
夜に気温が高いと、昼に光合成で作った糖分を呼吸などで夜に使ってしまいます。そのため、夜の気温が低く、昼と夜の気温差が大きいと糖分が葉っぱの中にたくさん残り、アントシアニンがたくさんできるため、きれいな赤色になります。

２．日光（紫外線）によく当たる
葉に強い紫外線があたると、アントシアニンの形成が進むため、きれいに紅葉します。

３．適度な湿度がある
寒くなり、離層が形成されると、幹と葉っぱの間で水分や栄養分のやり取りがなくなりますが、葉からは水分が出ていきます。そのため、空気が乾燥しすぎると葉が枯れてしまうので、適度な湿度が必要となります。

水辺の紅葉

同じ種類の木が並んでいる並木でも、木の位置している場所によって風当たりや、日当たりが異なり、微妙に気温等に差が出るため、色づき方が異なります。また、人間と同じように木にも個体差があるため、同じ環境でも色づき方に違いが出ることがあります。

一般的に、老木や弱っている木の方が早く紅葉、黄葉する傾向があります。