東北地方太平洋沖地震
また、国会前庭にある日本水準原点が、24 mmだけ沈下した。
陸域観測技術衛星 (ALOS)「だいち」のレーダーからも、広範囲で地殻変動があったことが解析された。
同上の地球観測研究センターでは被災地の地球観測衛星写真を公開している。また、GoogleはGoogle EarthおよびGoogle マップで被災前後の地球観測衛星写真を公開している。
海底基準点(海底に設置された電子基準点)のデータでは、震源域のほぼ真上に位置する「宮城沖1」が東南東に約24 m移動し、約3 m隆起したものが最大であった。他の地点でも、「宮城沖2」が東南東に約15 m移動し約60 cm沈下、「福島沖」が東南東に約5 m移動するなどのデータが観測された。「宮城沖1」は本震だけで約20 m以上移動したと見られ、これらの観測結果により、震源付近の海底の移動距離は陸上の約4倍以上となることが確認された。(本震前と約3週間後の3月28日 - 29日の比較、GPS観測、海上保安庁4月6日発表) 宮城県沖の太平洋プレートの移動は、地震前は年8.3 cmだったが、2012年9月以降は北西方向に年18 cmだったことが分かった。
海洋研究開発機構の調査によると、震源近くから海溝付近では、南東〜東南東に約50 m、上方に約7 mから10 mの地殻変動があった。
本地震による津波が陸地をさかのぼったことに加えて、広範囲で地盤沈下が発生したことで、東北地方太平洋側の海岸が一部沈没した。津波によるものと地盤沈下によるものを合わせた浸水面積は、青森県から千葉県までで合計561 kmに達した。
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。
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(英: 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。
断層の破壊が最初に始まった(震源)「三陸沖南部海溝寄り」やその海溝側にあたる「三陸沖から房総沖の海溝寄り」の中部で20 mを超える非常に大きな断層運動が発生したのをはじめ、この地震の南北500 km・東西200 kmにおよぶ震源域は、「三陸沖中部」、「宮城県沖」、「福島県沖」、「茨城県沖」の計6つの領域に及んでいた。破壊は牡鹿半島沖の震源から南北へ連鎖的に進んでいったが、北米プレートの下に沈み込んだフィリピン海プレートの北東端が地殻破壊の南下を食い止め、「房総沖」の北隣の「茨城県沖」で止まった。また、北側では1994年三陸はるか沖地震あるいは1968年十勝沖地震(「三陸沖北部」に該当する)の震源域南端付近で止まっている。このような広い震源域を持つM9の巨大地震は、従来想定されていなかった。
3月11日 14時49分 速報値 7.9、変位M 16時00分 暫定値 8.4、変位M 17時30分 暫定値 Mw 8.8
13日12時55分 暫定値 Mw 9.0
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。