東北地方太平洋沖地震
この地震により、東日本の広範囲で地盤の液状化現象が観測された。東京湾岸の、東京都江東区新木場、江戸川区清新町、港区、中央区、大田区、神奈川県横浜市金沢区、川崎市、千葉県浦安市、千葉市のほか、河川周辺の造成地でも茨城県ひたちなか市、神栖市、潮来市、稲敷市、埼玉県久喜市南栗橋、宮城県大崎市などで被害が発生した。
この地震による関東地方の揺れは、加速度(揺れの大きさ)自体はそれほど大きくないものの、規模に比例する形で長周期地震動が大きく、それが長時間続いたこと、大きな余震が多発したことによって、液状化の被害が拡大したとの見方がある。
各地の総面積は少なくとも42 km2に上り、直前に起こったカンタベリー地震の34 km2を上回る最悪の被害面積となった。
この地震で気象庁は、気象庁マグニチュード7.9という推定に基づき、まだ揺れの続いている中の14時49分、岩手県、宮城県、福島県の沿岸に津波警報(大津波)、その他の全国の太平洋沿岸などに津波警報・津波注意報を発表し、予想される津波の高さについて、宮城県で6 m、岩手県と福島県で3 mと発表した。しかし、実際の津波の高さはこれを大きく上回った。通常は地震発生15分後に算出されるモーメントマグニチュードがこの地震では算出できず、津波警報の続報に生かせなかった。3m程度ならば2階に避難で助かると考え逃げ遅れた人も多かった。また15時には岩手県沖の海底水圧計で5 mの津波が観測されていたが、津波の予測に水圧計を使うことは気象庁のマニュアルになかった。その後、水圧計よりも陸側に設置されたGPS波浪計や沿岸の検潮所などで高い津波が観測されたため、津波警報・注意報は15時14分、15時30分に更新・拡大された。岩手県釜石沖のGPS波浪計では15時12分に6.7 mを観測し、これはマニュアルによれば沿岸では10 m以上の高さになるとされる値だったが、15時14分の警報更新では10 m以上の予想は宮城県のみで、岩手県と福島県では6 mの予想だった。15時30分には岩手県から千葉県九十九里・外房までの予想高さが10 m以上になったが、すでにその時間帯には三陸沿岸に津波が襲来していた。
3月12日3時20分までに太平洋沿岸の北海道から小笠原諸島、四国までと青森県日本海沿岸には津波警報(大津波)が、北海道日本海沿岸南部や東京湾内湾、伊勢湾、瀬戸内海の一部、九州、南西諸島などには津波警報が、日本海や瀬戸内海の沿岸などには津波注意報が発表され、日本の沿岸の全てで津波警報(大津波)、津波警報、津波注意報のいずれかが発表されたこととなった。仙台市宮城野区・太白区・若林区・青森県太平洋側沿岸をはじめとして全国各地に避難指示が発令された。気象庁が津波警報・注意報を全て解除したのは、丸二日以上経過した3月13日17時58分だった。なお、気象庁が津波警報(大津波)を発表したのは1年ぶり(そのうち、青森・岩手・宮城では1年ぶり、北海道では約18年ぶり)である。
本震発生の翌日(3月12日)の未明(午前3時20分)の時点で発表されていた津波警報(大津波)・津波警報・津波注意報は次の通り。
この時点で、日本における全ての沿岸部に、津波警報(大津波)・津波警報・津波注意報のいずれかが発表されていた。
地震によって、観測史上最大級の非常に大規模な津波が発生し、北海道から千葉県にかけて大津波が押し寄せた。特に岩手県・宮城県・福島県の3県では、海岸沿いの集落が軒並み水没したのをはじめ、仙台平野などの平野部では海岸線から数km内陸にわたる広範囲が水没、遡上した津波により河川沿岸ではかなり内陸まで水没した。陸に押し寄せた高い津波は、各地で防潮堤や堤防を乗り越え、建築物や構造物を破壊し、それらが瓦礫となって車などと一緒にさらに内陸まで侵入した後、引き波となって瓦礫を海まで引きずり出した後、後続の波によって再び内陸へという形で繰り返し沿岸を襲い、甚大な被害を出した。また、震源から見て日本列島の裏側に当たる日本海側沿岸や瀬戸内海沿岸、東京湾内でも津波を観測している。航空写真などを基に国土地理院が分析したところによると、津波により浸水した範囲は、青森・岩手・宮城・福島・茨城・千葉の6県62市町村で561 km2に及んだ。
津波の第一波は、震源に近い観測所では地震発生とほぼ同時刻に数十cm程度の海面変動が観測され、陸に近い分岐断層のずれによる津波が早い段階で到達した可能性も考えられていた。しかし、気象庁は後日の精査により、釜石・大船渡・石巻・相馬の4地点については、津波によるものと海震などによるものとの区別が難しいことから速報値を取り消し、「11日午後2時台」として何分かは「不明」と発表し「今後も第1波到達時刻の特定は難しい」との見解を示した。宮古港では15時1分に124 cmの引き波を観測し、第一波の到達時刻と特定された。
検潮所の測定による津波の高さは、岩手県の宮古で8.5 m(15時26分)以上、釜石で4.2 m(15時21分)以上、大船渡で8.0 m(15時18分)以上、宮城県の石巻市鮎川で8.6 m(15時26分)以上、福島県の相馬で9.3 m(15時51分)以上などだった。ただ、東北地方のこれらの検潮所は津波によって途中から観測データを送信できなくなったため、それ以降については記録が残っていない。このうち相馬の記録のみ、引き波の後の最初の押し波が全て記録されているが、気象庁はこの記録について、これ以降の津波の記録が他の検潮所と同様に計測できておらず、後続の波がこれよりも高くなった可能性を考慮して「9.3 m以上」と表現している。このほか、青森県の八戸で4.2 m(16時57分)以上(一時的に欠測の部分あり)、茨城県の大洗で4.0 m(16時52分)を記録している。福島県のいわき市小名浜では3.3 m(15時39分)だった。距離が近い東北地方だけでなく、北海道の太平洋岸で1 - 3.5 m程度、千葉〜九州の太平洋沿岸で1 - 3 m程度、日本海側でも1 m未満の津波が観測された。
沖合に設置されたGPS波浪計は、岩手県北部沖〜福島県沖において15時12分から15時19分の間に最大波を観測し、このうち最大のものは岩手県南部沖(釜石沖)の6.7 mだった(沿岸ではさらに高くなる)。岩手県南部沖では少なくとも7回の津波を観測した。
東北大学教授今村文彦はシミュレーションの結果として、津波により土砂が削り取られて流速や高さが増加したとしている。例えば気仙沼市では高さ8 mが土砂の効果で16 mになり、陸前高田市では速さが1.5倍になり、引き波の速さが2倍になった。
また、波源域から発せられた直接波だけでなく、太平洋の対岸にあたる南米で反射した長周期(30分から60分)の津波を約50時間後に津波コーダとして海底水圧計は観測していた。
気象庁による各津波予報区内で観測された津波の高さは以下の通り。
日本気象協会は、岩手県宮古市から福島県相馬市までの沿岸の津波高(海上での津波の高さ)は約8 - 9 mあったと推定した。一方、陸上の比較的海岸に近い地点での浸水高は、浸水した痕跡などから、釜石で9.3 m、大船渡で11.8 m、岩手県から宮城県牡鹿半島までの三陸海岸で10 - 15 m前後、仙台湾岸の高いところで8 - 9 m前後としている。陸前高田市、南三陸町、宮古市などでは建物の4、5階まで浸水した。津波の溯上高(斜面を駆け上がった高さ)は、三陸海岸では30 m以上のところがあった。全国津波合同調査チームの調査によると、津波の遡上高は岩手県大船渡市の綾里湾において40.1 mにまで達したものが最大と見られており、この記録は明治三陸地震の最大記録38.2 m(同市綾里地区)を上回り、日本の観測史上最大の遡上高となった。また東京大学地震研究所准教授の都司嘉宣によると、宮城県女川町の笠貝島では溯上高が43 mに達していた可能性がある。他に、宮古市田老地区の小堀内漁港近くで37.9 m、岩手県野田村で37.8 m、宮城県女川町で34.7 m、大船渡市三陸町綾里で30.1 mの遡上高が確認されている。福島県の警戒区域内での津波は、東京大学大学院教授佐藤愼司(海岸工学)らと福島県の共同で2012年2月に初めて調査が行われ、最大で21.1 m(富岡町小浜)に達していたことが分かった。
岩手県北部沖から宮城県北部沖のGPS波浪計では、潮位は最大波の数分前に小さく上昇し、その直後に高く鋭い波形が現れた。また女川町沖の波高計は15時16分に+5.77 mだったが、15時23分には-5.05 mとなり落差約11 mの引き波となっている。釜石沖に敷設された海底ケーブル式水圧計による海面変動の記録(TM1, TM2)でも、最初に海面が徐々に2 m程度上昇したのち、約11分後にパルス的な3 m程度の急上昇が見られた。プレート境界の比較的深い部分の断層破壊によってもたらされたのが最初の長く緩やかな海面上昇で、それに続く急激な高い津波は、海溝近くでの大規模な断層破壊によるものと考えられている。
一方で、この二つの異なる波長の津波は異なる波源から生じたものとする推定があり、海底電位磁力計による観測結果から長波長の緩やかな海面上昇は宮城県沖の広範囲の断層滑りが原因であるのに対し、短波長のパルス波は震源から約100 km北東の海溝付近が波源と考えられ、この位置は明治三陸津波の波源域に近く、何らかの関連が示唆されるとしている。この、短波長の津波は震源から約150 km北東の日本海溝付近で発生した海底地滑りの可能性があり、これが津波を巨大化させた一因である可能性があるという。また、海洋研究開発機構が海溝軸まで及んだ地震断層と推定していたものは、海溝周辺の地形変形を検討した結果、地すべりの可能性があるとされる。
プレート同士の摩擦で500度以上の熱が生じ、内部の水が膨張した結果、隙間を押し広げる力が働いて滑りやすくなった。
宮城県女川町では、鉄筋コンクリート製のビルが基礎部分ごと地面から抜けて横倒しになった。このような例は世界的にも稀。町はビルを被害資料として保存する方針だったが、後に解体された。
東北大学の今村文彦によるとNHKが仙台市若林区で撮影した津波の映像を分析し、津波の速さは沿岸から1 km内陸の地点では秒速約6 m・時速20 km以上であったと明らかにした。名取川では津波が陸地の倍の速さで逆流し、堤防からあふれ出して流れ落ちる過程でさらに加速したことで内陸6 kmまで浸水したり、川沿いの集落も被害を受けた。
また、今村の話によれば千葉県旭市飯岡地区では「エッジ波」という現象により、17時26分に7.6 mという津波を観測したという。
仙台平野では名取川、鳴瀬川、阿武隈川、七北田川などで数km以上津波が遡上した。北上川では、津波が河口から約50 km上流の地点まで遡上したことが河川水位の記録データから判明した。十勝川においても、河口から約13 km上流の地点まで遡上した。関東地方では利根川で河口から約40 km上流まで、荒川で河口から約28 km上流まで遡上していることが確認された。
岩手県の宮古市田老地区では、チリ地震津波から集落を守ったとされる高さ10 m、総延長2433 mの防潮堤を津波が乗り越え、防潮堤は580 mにわたって粉砕された。岩手県釜石市では、ギネス世界記録に「世界最深の防波堤」と認定されている全長2 km、深さ63 mの防波堤、釜石港湾口防波堤が平成21年(2009年)に完成しており、津波によって防波堤自体は全体の7割が倒壊したものの、釜石市街地への浸水を約6分遅らせることができたとの分析結果が報告されている。これに対し同県の普代村では、高さ15.5 m、全長155 mの防潮堤、普代水門により村の海岸地域が守られ、村全体で死者0名、行方不明者1名の人的被害に留まっている。一方、釜石市唐丹町小白浜での破壊の状態から、防潮堤は向かってくる津波に対しての耐波力は有していたが、越流した引き波を想定した設計が不十分であったため防潮扉が破壊され、後続波に対しては無防備となったと考えられている。
その後の余震によっても、たびたび津波警報や津波注意報が出された。7月10日9時57分ごろに発生した三陸沖を震源とするM7.3、最大震度4の余震では、本震以降で初めて津波を観測した(岩手県の大船渡と福島県の相馬でともに10 cm)。
津波による被害(宮城県)
太平洋津波警報センターが、アメリカ合衆国ハワイ州現地時間3月10日21時31分(地震発生から1時間45分後)に、同州に対し津波警報を発令。太平洋津波警報センターはその他、ロシアやニュージーランド、南米のチリなども含む約50の太平洋沿岸の国・地域に津波警報を発令した。
日本から太平洋を隔てて遠く離れた中南米沿岸にも津波が押し寄せる恐れがあるとして、各国は市民に注意を呼び掛けた。沿岸地域や島嶼部では、津波を警戒して避難命令が出された。
南極スルツバーガー棚氷(Sulzberger Ice Shelf)付近(南緯77度西経148度)の海上に長さ9.5 km幅6.5 km厚さ80 mの氷山が漂流していることが欧州宇宙機関の人工衛星Envisatによる観測で確認され、地震に伴う津波(高さ0.3 m)が繰り返し到達し、棚氷の一部を破壊し巨大な氷山を造ったとNASAが2011年8月9日明らかにした。
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津波は太平洋を越え、チリのタルカワノ観測所では2 mの津波を観測した (NOAA)。その津波の反射波が日本に戻ってきて47 - 48時間後に30 - 60 cmの津波が、小名浜、尾鷲、串本の各検潮所で観測されたと見られる。
本震に対し、気象庁は石巻大瓜観測点で初期微動(P波)を検知(14時46分40.2秒)した5.4秒後に緊急地震速報(予報)の第一報を発表し、8.6秒後に緊急地震速報(警報)を宮城県・岩手県の全域、福島県の浜通りと中通り、山形県の最上地方と村山地方、秋田県の内陸南部に発表した。震源が海底だったこともありほとんどの地域で主要動が到達する前に緊急地震速報が発表された。実際に震度7を観測した宮城県栗原市ではS波到達まで15秒の猶予があった。しかし、この地震発生の際に発表された緊急地震速報では、予測震度と実測震度が大きく乖離している地点があり、震度5弱以上の強い揺れを観測した青森県、関東・甲信越地方には一般向け緊急地震速報は発表されず、青森・関東・甲信越を放送エリアとする民放のテレビ・ラジオ番組、該当地域にない携帯電話のエリアメール機能などで注意喚起がされなかった。また、地震検知5.4秒後に発表された予報第1報でのマグニチュードは4.3・最大震度1程度以上と過小評価され、一般向けの警報を発表したのはM7.2と推定した地震検知8.6秒後の第4報だった。
気象庁気象研究所は原因としてそれぞれ、最大振幅から推定するマグニチュードの上限に達してしまったこと・震源域の広がりを十分に考慮できなかったこと、地震の最初の振幅が過去の経験則と比較して小さかったことを挙げている。なお速報の第14報において茨城県北部でも震度5弱以上が予想されたが警報の更新条件である60秒以内に満たなかったため発表されなかった。
また本震後に、緊急地震速報が過大に予測されたり、強い地震でも発表されないなど、適切に発表できなくなる問題が発生した。気象庁は原因として、異なる場所でほぼ同時に発生した複数の地震を1つの地震として処理してしまうため、また停電や通信回線の途絶によりデータ処理に使用できる地震計の数が減少したためとしている。この問題に対し気象庁は、ほぼ同時に起きた地震のうち緊急地震速報(警報)の発表対象としていない小規模の地震を計算の対象から外すことにより、2つの地震を誤って結び付ける頻度を減らすシステム改修を行った。
「東日本大震災」と命名された本地震による日本国内の被害は、地震そのものによる被害に加えて津波・火災・液状化現象・福島第一原子力発電所事故・大規模停電など多岐に渡り、1都9県が災害救助法の適用を受けた。人的被害は、死者19,759人、行方不明者2,553人、負傷者6,242人となっており、津波被害を受けた東北地方の太平洋沿岸を中心に関東地方や北海道でも死傷者が出る事態となった。この死者・行方不明者数は、明治以降の日本国内における地震被害としては、関東大震災の約10万5,000人、明治三陸地震の2万1,959人に次ぐもので、阪神・淡路大震災の6,437人を大きく上回り、太平洋戦争後最悪の自然災害となった。物的被害は、全壊122,006棟、半壊283,160棟、一部損壊749,934棟。
津波と原発事故の影響を連続して受けた福島県浜通りなどを中心に複合災害の状況を呈し、避難区域においては救助・捜索活動が中止される事態も発生した。
津波警報の発表があった沿岸地域では、消防・消防団・警察・自主防災組織・自治体担当者などによる避難誘導が行われたが、中には津波により負傷・殉職した者もいた。発生当日より国内各地から消防の緊急消防援助隊・警察の広域緊急援助隊が派遣され、(原発避難地域も含めて)被災地の救助・捜索・警備などに当たった。最大約6,100人・総数約28,600人(のべ派遣人数は10万人)の消防隊員が派遣された。また最大約4,900人・6月末時点で4,000人以上の警察官が派遣されたほか、海上保安庁も救助・捜索・港湾復旧などを行った。また自衛隊も最大で10万7,000人、7月21日時点でも2万3,000人規模で救助・捜索・避難所支援や復興支援活動を行い、7月下旬に岩手県・宮城県、12月下旬に福島県(原発事故対応を含む)での活動を終えた。
国内の多数の企業・団体も震災後に物資提供や金銭などの支援を表明している。また通信・報道企業が災害用伝言板・安否情報提供の運用や情報インフラ支援などを行ったのをはじめ、震災の影響に応じた様々な支援やサービスを提供しているところがある。(震災に対する支援活動参照)
地震直後より、国際連合を始めとした国際機関、アメリカ合衆国やロシア連邦を始めとした世界各国が日本に対して支援の用意があると表明、様々な対応や支援を行っている。特にアメリカは、洋上基地として原子力空母ロナルド・レーガンを派遣するなどの「トモダチ作戦」を展開した。
諸外国政府による公式な対応、支援以外にも、日本国内外を問わず様々な組織・団体または有志が、この地震に対しての支援を表明・実行している。
この地震に対する救援・支援の輪が広がったことから、日本漢字能力検定協会が公募選定する2011年の『今年の漢字』には『絆』が選ばれ、その理由の筆頭に東日本大震災が挙げられた。
復興方針の骨格を決める東日本大震災復興基本法(6月20日可決、6月24日施行)、国の復興業務を一本化した復興庁(2012年2月10日設置)を軸として政府の復興事業は進められている。しかし、当初より原発事故や計画停電に関する件を中心として政府や東京電力などに対して「対応が遅い」などの批判が相次いだ。津波被災地の多くで仮設住宅の建設や基幹産業である水産業の中枢である港湾の復旧が重点的に進められているほか、国の予算配分や有志による義援金の配分に基づいて復興計画が進められている。
この地震では、政府が東北地方沖で従来想定していたものとはかけ離れた規模の地震が発生した。そのため政府の地震調査委員会は、東海地震、東南海地震、南海地震などの海溝型地震の長期評価の見直しを行なった。2011年11月に、三陸沖から房総沖までの長期評価を見直したものを発表し、今回のような地震 (Mw8.4 - 9.0) が平均600年間隔で発生していると認定した。また、三陸沖から房総沖までの海溝寄りで、津波マグニチュード (Mt) 8.6 - 9.0(明治三陸地震並み)の津波地震が30年以内に発生する確率が約30%あるとした。
国の中央防災会議の専門調査会は、この地震を教訓とした津波対策について検討した。そのうえで、これまでは過去の文献などから確実に地震の全体像が分かった切迫性のある地震だけを考慮して想定を行ってきたが、これからは確度の低いものでも考えうる最大のものを想定することを求めた。また、この地震による津波が防潮堤を超えて甚大な被害をもたらしたことから、津波のレベルとして、住民の避難を柱にした総合的な対策を取るべき最大規模の津波と、防潮堤などで浸水を防げる比較的頻度の高い津波の、2つを想定する必要があるとした。
この地震では最初に発表された津波警報の予想高さが実際より低く、避難の遅れに繋がった面があった。これは、地震発生直後に算出できる気象庁マグニチュードが、モーメントマグニチュード8を超える巨大地震では過小評価となってしまうからである。そのため気象庁は津波警報の改善を検討し、マグニチュード8を超える可能性がある場合には、その海域で想定される最大マグニチュードに基づいて津波警報の第一報を出す方針を決めた。津波警報の発表には、通常の場合、3分程度で算出できる気象庁マグニチュードを基にする。しかし、強い揺れの範囲が明らかに広い場合や津波地震であると推定できる場合など、気象庁マグニチュードが過小評価である可能性がある場合には、事前に想定された最大のマグニチュードか、あるいは観測から得られる別の適正なマグニチュードを用いて第一報を発表する。このような場合には規模の推定が困難で、また最大限の危機感を伝えるため、第一報では予想高さを発表せず「巨大」などの表現とする。そして時間の経過とともに精度の高い津波警報に切り替えていく。また東北地方太平洋沖地震では第一波として「0.2 m」のような低いものが発表されて油断を招いたため、後続のさらに高い津波が来る前は「観測中」と発表する。新しい津波警報は、2013年3月7日から運用が始まった
。
また、原発事故に関連する事故状況や拡散予測の開示、計画停電の発表などに関して、政府や東京電力などが公表が遅い、公表をすべきとの批判を浴びるような例が多数見られた。これに対してIncident Command Postと呼ばれる専門の情報官が指示や広報を担うアメリカのシステムを参考にし、クライシスコミュニケーション(英語)の観点から災害時の情報提供・広報活動を見直すべきとする識者もいる。
地震発生後の停電地域や津波の被災地を中心に、情報不足が発生した。従来の報道機関は特別の体制をとって震災に関する報道を行った。他方、従来見られなかったようなソーシャルメディアを介した簡易性・双方向を特徴とする情報発信・入手が広く用いられた。その一方でサイバー犯罪が行われたり、デマ情報・チェーンメールが誤った情報を流布させるといった問題も発生した。福島第一原子力発電所事故関係でも、風評被害、健康への影響や各種基準を巡る情報の錯綜、被曝に関する楽観論と危険論双方の主張の対立、日本の原子力政策を巡る議論など、様々な方面に波紋を呼んだ。