Você cobriu algumas delas.
Como este artigo analisa, nós não estamos realmente vendo os eventos passados - estamos vendo as memórias de Joel.
Como tal, a mudança da cor do cabelo de Clementine é um reflexo de sua personalidade impulsiva e mutável (instável).
Mas vai mais fundo - a mudança de cores dá ao espectador uma pista sobre onde está a linha do tempo do filme.
E, como você especula, as diferentes cores parecem ser compatíveis com o estado do relacionamento de Joel e Clementine:
The color of Clementine's hair also represents the status of her relationship with Joel. The deep reddish auburn color represents the happy days of the relationship. This is her hair color when they delve into Joel's past, when she becomes Mrs. Hamlyn, and when they're hiking in the woods or lying on the ice.
When her hair turns lighter to match the color of her sweatshirt (the color she would probably call Agent Orange) we understand that the relationship has started to go south. Her hair is this color, for example, when she and Joel argue at the flea market, at home during Halloween, and when she comes in late.