東北地方太平洋沖地震
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。
14:47:26.3 S2 (宮城県沖の海溝軸付近の浅い部分)
14:47:57.1 S3-1 (福島県沖)
14:48.04.4 S3-2 (福島県沖)
14:48:15.0 S3-3 (福島県沖)
14:48:25.8 S4 (茨城県沖)
14:48:30.9 S5 (茨城県沖)
青森県から神奈川県にかけての各地で、震度4以上の揺れの継続時間が軒並み2分(120秒)を超え、特に崩壊範囲の中間に位置する福島県いわき市で3分10秒(190秒)に達するなどした。また、地震動を感じ始めてから最大の震動を記録するまでの時間が長く、宮城県仙台市では約30秒後、茨城県日立市では約70秒経過後であった。仙台市や塩竈市でも3分程度揺れが継続し、数十秒間だった1995年兵庫県南部地震や1978年宮城県沖地震と比べて非常に長かった。
また日本全国で長周期主体の地震動を観測した。変位応答スペクトル波形では周期7秒付近に変位40 - 50 cmのピークがあり、7秒前後の固有振動周期をもつ建物の揺れが大きかったと分析されている。また高層建築物の高層階で片振幅最大30 - 60 cm程度の変位が観測された。
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)
勝俣啓(2011)は、気象庁の一元化震源カタログを用いて1965年から2010年までのM4.5以上の地震のデータを解析したところ、本震で最もすべり量の大きかった領域の深部側で約22年前の1989年頃から静穏化が起きていたとしている。
松浦律子(2011)らは、1885年以来のM6以上の地震カタログを使い解析したところ、相対的静穏化が2000年頃に明瞭に出現し2008年には通常のレベルに戻っていたと報告している。
気象庁は3月13日から4月21日にかけて、M7.0以上の地震が3日以内に発生する「余震の発生確率」を発表、当初は70%と高かったが次第に低下していった(余震の発生確率を参照のこと)。その後4月28日には、減少がみられることから発生確率の発表を行わなくなり「今後もまれに大きな余震が起こることもある」とした。一方同年4月時点で、東京大学准教授の井出哲は「M7レベルの地震は10回以上は起きる」、当時東京大学地震研究所の大木聖子は「最大余震が1年後に発生することもありうる」、との指摘をしている。また、同年11月18日に気象庁は地震予知連絡会で、同月15日から12月14日までの1か月間に本震域や周辺においては15%の確率でM7以上の余震が発生するとの分析結果を報告した。これは発生したM5以上の余震の傾向から得たもの。また余震は減少傾向にはあるものの3月11日以前の7倍の確率であり、大きな余震への警戒を要するとしている。2016年3月、政府の地震調査委員会の委員長・本蔵義守は、「(本震から5年以上経った今でも)M8を超えるような規模の余震が起きてもおかしくない。」と述べた。
海岸線の一部沈没により一部自治体の面積が減少し、将来的に地図の書き換えが必要になると考えられるが、国土地理院は被災地に配慮し、地図の書き換えは当面行わないとした。自然災害による面積の変更は例が無いという。国土地理院は平成23年(2011年)4月5日から10日にかけて3県13市町28か所の水準点、三角点や電子基準点の標高を計測し、以下の通り地盤沈下の変動量を発表した。
地震後は余効変動が継続し、GEONETによる観測結果から地震時に沈降した茨城県沿岸から宮城県沿岸にかけては地震2年後の調査時点で余効変動により隆起に転じ部分的に回復したが、三陸海岸北部では依然沈降が続いていることが判明した。また、この余効変動は本震より深部のプレート境界滑りによるものと考えられるが、その回復的隆起は小さい。東北地方太平洋岸は10万年スケールの地質学的なデータでは年間約0.5ミリメートル隆起していると推定されるのに対し、100年スケールの測地学的な観測データは沈降を示しており、さらに今回の超巨大地震で大きく沈降し余効変動でも相殺できるとは考えにくく矛盾があるとされた。
地震から約4年後の2015年2月のGPSによる観測結果では、地震直後に比べて地盤がかなり隆起した。沈降分をかさ上げして復興したため、漁業者は高すぎる岸壁に困っている。
38 cm : 石巻市大字寄磯浜
36 cm : 女川町大字女川浜
32 cm : 東松島市矢本
29 cm : 南三陸町志津川
21 cm : 気仙沼市笹が陣
19 cm : 岩手県大船渡市赤崎町