中高緯度國家的秋天，大自然就像一幅畫布，樹葉在陽光與溫度的影響下逐漸由綠轉黃，甚至變成燦爛的紅色。如此奇觀，背後擁有著美妙的科學，但也成為氣候變化的警鐘。

變色三部曲

植物葉片的顏色主要是由葉綠素、胡蘿蔔素、葉黃素及花青素等化學物質彼此間相對的濃度所控制。葉綠素因為主要反射綠光，而使葉片呈現綠色；胡蘿蔔素、葉黃素會使樹葉呈現橙色和黃色；而花青素則是葉片呈現紅色的來源。

在緯度較高的國家，四季日照時數、強度差異較大，日夜溫差也比熱帶更明顯，這些因素會影響樹葉內部的化學反應，使各種化學物質的相對濃度出現變化，進而反映在葉片的顏色上。

其中，葉綠素是植物行光合作用不可或缺的角色。在春夏季節，日照時間持續拉長，植物內的光合作用也漸趨活躍。樹葉在白天積極行光合作用，合成養分的同時也加速葉綠素分解，在夜晚又開始合成葉綠素。葉綠素由此反覆地分解與再生，使葉片內含有豐富的葉綠素，葉片因此呈現綠色。

當秋天到來，隨著溫度降低，白天葉綠素合成的速率變慢，來不及彌補分解的速度。因此葉中的葉綠素濃度漸漸降低。當葉綠素的濃度降低，葉片中的葉黃素與胡蘿蔔素逐漸主宰色彩，葉片因此開始發黃。

入秋後，除了葉綠素合成的速率變慢，植物體內在不同部位之間輸送養分的效率也會開始下降，因此光合作用產生的養分——葡萄糖，會開始在葉片中累積，使葉片中的葡萄糖含量逐漸升高。在某些植物中（例如楓樹），保留在葉片中的大量葡萄糖，會在陽光的作用下與葉黃素作用，合成為花青素。因此隨著時間推進，這些植物的葉片中葉黃素會持續被消耗，含量逐漸減少，花青素的含量則不斷上升。

這類型的植物在入秋後，一開始隨著葉綠素含量持續減少，葉片的綠色逐漸消退，顏色開始由葉黃素和胡蘿蔔素主導而呈現橙黃色；但當時序慢慢進入深秋，葉黃素會在葡萄糖的作用下逐漸被消耗，加上花青素的含量不斷上升，最終紅色愈發鮮豔。在此過程中，主宰葉子顏色的化學物質先後由葉綠素、葉黃素，最後留下花青素和胡蘿蔔素，因此呈現綠色、橙黃色、橙紅色的轉變順序。

氣候變遷下可能消失的畫布

過去幾十年來，全球平均氣溫持續升高，尤其是秋季的氣溫變得異常溫暖。在這樣的條件下，葉綠素在入秋後分解的速率減慢，變色的時間被推遲。而如果加上乾旱，乾燥和高溫會給樹木造成壓力，樹木生理運作機制直接關閉，葉子還來不及變色就會直接脫落。

此外，落葉植物的樹葉脫落與否，和日照時間有關。入秋之後，日照時間縮短、夜間時間漸長，樹種因應日照時間的變化會在葉柄基部產生離層素，使葉子脫落。因此若秋季氣溫異常溫暖，很可能等不到樹葉轉黃、轉紅，日照時間的變化就會使葉子先一步凋落。

受到氣候變遷的影響，人們所熟悉的季節景觀已然出現變化。過往秋天大地鮮豔的色彩、熟悉的暖黃色調，在氣候變遷下的未來可能面臨消失的危機。