Im Herbst verändern die Laub- und einzelne Nadelbäume die Farbe ihrer Blätter und Nadeln. Dieses Farbenspiel kann in einem Jahr besonders kräftig sein und lang anhalten, in einem anderen Jahr ist die Farbenpracht früh vorbei. Verschiedene Faktoren beeinflussen den Zeitpunkt und die Dauer der Blattverfärbung der Bäume.
Mit der Blattverfärbung bereiten sich die Bäume auf die kalte Jahreszeit vor. Die abnehmende Tageslänge und die kühlere Temperatur lösen in den Blättern einen Alterungsprozess aus. Dabei werden Nährstoffe abgebaut und das Chlorophyll - der grüne Farbstoff in den Blättern, der für die Photosynthese verantwortlich ist - wird in seine Bausteine zerlegt und in Ästen, im Stamm und den Wurzeln gespeichert.
Nachdem die grüne Farbe aus den Blättern verschwunden ist, kommen Farbpigmente zum Vorschein, die im Frühling und Sommer durch das Chlorophyll überdeckt wurden. Zwar werden im Herbst auch diese abgebaut, aber nicht so schnell wie das Chlorophyll. Der rote Farbstoff (Anthocyan) wird im Herbst in den Blättern gebildet, um die Rückzugsprozesse vor zu starker Sonnenstrahlung zu schützen. Die braune Farbe tritt erst mit dem Absterben der Blätter auf.
Zwischen dem Blatt und dem Zweig bildet sich im Herbst ein verkorkendes Trenngewebe. Bei einem nächsten starken Windstoss fallen die Blätter zu Boden und werden dort weiter abgebaut.
Jede Baumart zeigt im Herbst andere Farbschattierungen. Goldgelb leuchten zum Beispiel Lärche, Birke, Linde und Ahorn. Die Buchenblätter zeigen gelbe, orange und braunrote Farbtöne. Rote Farben sind bei Bäumen in der Schweiz nicht so häufig wie zum Beispiel bei amerikanischen Eichen- und Ahornarten, welche die Herbstwälder in den USA und Kanada so berühmt machen. Intensiv rote Blätter zeigen bei uns jedoch Sträucher wie der Gemeine Schneeball, der Rote Hartriegel und viele Ziergehölze.
Die Intensität der Farben hängt vom Wetter ab. Viel Sonne und eine tiefe Temperatur ohne Frost sorgen dafür, dass das Chlorophyll sehr rasch abgebaut und gleichzeitig auch mehr roter Farbstoff gebildet wird. Eine Reihe von warmen, sonnigen Tagen mit kühlen Nächten sorgen deshalb für die spektakulärsten Farben im Herbst. Wenn es kaum Regen gibt und der Wind nicht stark bläst, verlängert sich die Zeit der Herbstverfärbung. Im Gegensatz dazu verhindern frühe Fröste und kalte Perioden, dass sich die Herbstfarben eindrücklich zeigen. Starker Regen und Wind können dafür sorgen, dass die Blätter schon fallen, bevor sie ihre schönsten Farben entwickeln konnten.
Die herbstliche Blattverfärbung beginnt in den Bergen und breitet sich ins Flachland aus. Die Auswertung der Daten der phänologischen Beobachtungsstationen (Periode 1991-2020) für die Blattverfärbung der Buche und der Nadelverfärbung der Lärche zeigt, dass diese mit einer Geschwindigkeit von 1.1 Tagen pro 100 Höhenmeter ins Flachland wandert. Allerdings streuen die Beobachtungen sehr stark. Das heisst, dass sich auch im Flachland frühe Blattverfärbungen und in der Höhe späte Termine beobachten lassen, je nach Standort und beobachtetem Baum. Grossflächig beginnt die Blattverfärbung der Buche oberhalb von 1000 m Ende September und im Flachland in der ersten zehn Oktobertagen.
Besonders eindrücklich sind jeweils die gelb verfärbten Lärchenwälder im Engadin und im Wallis. Im Durchschnitt verfärben sich die Lärchen in Höhenlagen oberhalb von 1500 m gegen Mitte Oktober. Erst gegen Ende Oktober und Anfang November verfärben sich die Nadeln in den tiefsten Lagen. Die jährlichen Unterschiede sind jedoch gross. Die früheste Nadelverfärbung trat in St. Moritz am 6. Oktober 2007 auf, die späteste am 24. Oktober 2020.
Der Zeitpunkt der Blattverfärbung wird von mehreren Faktoren beeinflusst, die noch nicht alle genau bekannt sind. Der Auslöser ist die abnehmende Tageslänge, die den Abbau des Chlorophylls und damit das Hervortreten der gelben und roten Farbstoffe einleitet. Zusätzlich spielen die Temperatur und die Trockenheit eine Rolle. Zu einer späteren Blattverfärbung kommt es, wenn die Monate August und September sehr warm sind. Ein kühler September führt meist zu einer frühen Blattverfärbung. Auch ein sehr warmer, trockener Spätfrühling und Frühsommer können die Blattverfärbung verfrühen. Zudem scheint auch die Produktivität der Bäume während der Wachstumsperiode eine Rolle zu spielen: Je schneller und stärker die Bäume im Frühling und Sommer wachsen, umso früher tritt die Blattverfärbung ein.
Der seit Beginn der phänologischen Beobachtungen im Jahr 1951 aufgetretene Temperaturanstieg hat unterschiedliche Auswirkungen auf die Blattverfärbung. Während sich die Blätter der Buche heute in den tiefen Lagen der Schweiz knapp fünf Tage später verfärben als zu Beginn der Aufzeichnungen, hat sich ihre Blattverfärbung in den Bergen um wenige Tage verfrüht. Entsprechend schwierig ist es, Aussagen darüber zu machen, wie sich der Zeitpunkt der Blattverfärbung mit dem Klimawandel in Zukunft weiterentwickeln wird. Dafür werden die Einflussfaktoren heute noch zu wenig gut verstanden.