東北地方太平洋沖地震
長期的な静穏化と短期的な静穏化の複数の『静穏化』現象が生じていたことが複数の研究者により報告されている。この静穏化の後、後述の前震活動が始まった。
それでも、M9という地震の規模の割には長周期の揺れは小さかった。
岩手・宮城・福島・茨城・栃木の各県で観測された本震の地震波の波形を速度応答スペクトル解析した結果によると、極短周期地震動・短周期地震動に当たる周期0.1 - 1秒の範囲で最も大きな揺れが見られる地点が多く、それより長い周期では相対的に揺れは小さかった。宮城県栗原市築館(震度7)、塩竈市、茨城県日立市では、「キラーパルス」(一般的な木造住宅への破壊力が最も生じやすい揺れの周期)に当たる周期1 - 2秒では100カイン (cm/s) であり、木造家屋の倒壊被害が目立った1995年の兵庫県南部地震(阪神・淡路大震災)における200 - 300カインに比べて小さく、家屋被害は起きにくい揺れだったと考えられる。震度7を観測した栗原市においても全半壊した建物は47棟で、死者は0人だった。一方で家屋被害は宮城県と福島県を中心に、茨城県にまで及んだ。震源域の中間に位置する福島県では、震源に近い浜通りだけではなく、内陸の中通り地方でも土砂の崩壊や家屋損壊が目立ち、矢吹町(震度6弱)では30%の家屋が全半壊し、郡山市(震度6弱)でも2万棟の家屋が全半壊するなど、他県の内陸市町村に比べて特に被害が集中した。
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)。
津波は関東地方の太平洋岸でも被害をもたらしたほか、環太平洋地域を中心に世界の海岸に達した。また、宮城県北部で最大震度7、岩手県から千葉県にかけて震度6弱以上を観測するなど広範囲で強い揺れとなり、関東地方の埋立地で大規模な液状化現象が発生した。一方東北太平洋岸では、地盤沈下により浸水被害が長期的に続いている。余震も過去例に無いペースで発生したうえ、通常の余震域外でも地震活動が活発化している。
津波、液状化、建造物倒壊など、東北の岩手県、宮城県、福島県の3県、関東の茨城県、千葉県の2県を中心とした被害は大きく、この地震による死者・行方不明者計約1万8,500人の大半は東北の3県が占めた。また、発電施設被害による大規模停電や一連の震災により、日本全国および世界に経済的な二次被害がもたらされた。
一方、地震と津波を要因とする人災により福島第一原子力発電所事故が発生し、10万人を超える被災者が屋内退避や警戒区域外への避難を余儀なくされた。警戒区域外でも、放射性物質漏れによる汚染が起きているほか、日本の原子力発電所の再稼働問題、電力危機なども発生した。
本地震の特徴として、いくつかが挙げられる。
この地震の本震発生時から終息後数分間、副振動(セイシュ)とみられる、閉鎖性水域の水面のゆっくりとした大きな変動が観測された。日本では少なくとも2か所、西湖で1 - 2分周期・1 m程度の水位変化が観測されたほか、芦ノ湖でもゆっくりとした1 m程度の水位変化が観測された。長周期地震動と地殻変動が原因と推定されている。また、ソグネ・フィヨルドの中域に位置するノルウェーのライカンゲルでも観測されているほか、カナダのニューファンドランド島では井戸の水位変動が観測された。
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。
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 。