氣象專家介紹，在自然界的大多數綠色植物體內都含有葉綠素、胡蘿蔔素和葉黃素，但由於各種色素的含量和比例不同，其葉片就表現出不同的顏色。在氣溫較高的季節，特別是３０℃左右時，植物生長旺盛，葉綠素的比例較多，因此葉片多呈現出綠色。秋天到來之後，氣溫降低、空氣濕度減少、光照減弱，葉綠素的合成受到抑制。當氣溫降低到１０℃以下，尤其是最低氣溫降至４℃以下時，會出現霜凍，植物體內葉綠素的比例隨之明顯降低，葉片就會顯現出葉黃素、胡蘿蔔素所特有的黃色。
在同樣的自然條件下，楓樹、黃櫨、火炬樹、山楂樹、五葉爬山虎等少數樹種“紅臉”的秘密在於它們的葉子中除了含有葉綠素、葉黃素、胡蘿蔔素外，還含有一種其他植物少有的特殊物質——花青素。說它特殊，一是因為花青素具有“反潮流精神”。隨着氣溫降低、晝夜溫差增大，花青素的含量不但不會減少，還會迅速增多；二是花青素具有遇酸變紅，遇鹼“面不改色”的特點。據測定，只有楓樹等少數幾種植物葉子中的細胞液是酸性的，故而隨着秋天的降臨、花青素的增多，葉片會逐漸由綠變紅。而對於大多數植物而言，由於所含的花青素很少，或者花青素含量雖多，但細胞液是鹼性的，所以無論氣候怎樣變化，葉片都不會變紅。
由此看來，楓葉等少數植物的葉子秋天變紅的內因是花青素與酸性細胞液發生化學反應，外因則是入秋後天氣轉寒，促進了花青素大量增多，即氣象條件發生變化造成的。