도호쿠 지방 태평양 해역 지진

1. 개요

도호쿠 지방 태평양 해역 지진은 2011년 3월 11일 일본 도호쿠 지방 태평양 해역에서 발생한 규모 9.1의 초대형 지진이다. 이 지진은 '헤이세이 23년(2011년) 도호쿠 지방 태평양 해역 지진'으로 명명되었으며, 일본 관측 사상 최대 규모의 지진으로 기록되었다. 지진으로 인해 발생한 거대한 쓰나미는 도호쿠 지방을 덮쳐 막대한 인명 피해와 재산 피해를 발생시켰으며, 태평양 연안 여러 국가에 영향을 미쳤다. 또한, 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고를 유발하여 방사능 유출이라는 2차 피해를 야기했다. 지진 발생 후, 일본 정부와 국제 사회는 피해 복구를 위해 지원을 펼쳤으며, 지진학계에서는 지진의 발생 원인과 메커니즘에 대한 연구가 활발히 진행되었다.

2. 명칭

일본 기상청은 지진 발생 당일인 2011년 3월 11일에 이 지진을 "헤이세이 23년 (2011년) 도호쿠 지방 태평양 해역 지진"(平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震^일본어)으로 명명했다.

영어 명칭으로는 일본 기상청이 "The 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake"로 명명했으며, 일본 정부와 총리대신 관저는 "Tohoku Region Pacific Coast Earthquake", 방위성, 외무성, 국토교통성, 경제산업성 등은 "Tohoku - Pacific Ocean Earthquake" 등의 명칭을 사용했다. 그 외에도 미국 지질조사국(USGS)은 2011년 3월 16일에 "The Tohoku earthquake"라고 명명했고, 영어권 매체 일부에서는 "The Sendai (earth)quake", "The Japan (earth)quake" 등의 명칭을 사용하기도 했다.

지진 발생 직후 언론에서는 '동일본대진재'(東日本大震災^일본어), '도호쿠 관동대진재'(東北関東大震災^일본어) 등 통일되지 않은 명칭을 사용했으나, 2011년 4월 1일 일본 국무회의에서 지진과 원자력 발전소 사고를 묶어 '동일본대진재'로 부르기로 결정하면서 언론에서도 동일본대진재로 통일하여 지칭하기 시작했다.

한국어로는 지진 직후 '동일본 대지진', '도호쿠 대지진', '3.11 대지진' 등의 명칭을 사용하다가 일본 정부의 공식 명칭 발표와 함께 '동일본대지진'으로 통일되었다. 이후 약칭으로 지진 발생 날짜를 따서 3.11(さんてんいちいち / さんいちいち^일본어) 또는 3.11 대지진이라는 용어도 사용하기도 한다.

3. 본진

(진도 5약 이상을 관측한 지역의 목록은 다음 목록을 참조) 3월 30일과 6월 23일 일부 지진 진도 데이터가 수정되었다.

3.1. 각 도도부현의 최대 진도 목록

구리하라시에서 최대 진도 7이 기록되었다. 후쿠시마현, 이바라키현, 도치기현에서는 최대 진도 6강이 관측되었다. 이와테현, 군마현, 사이타마현, 지바현에서는 진도 6약이, 도쿄에서는 진도 5강이 관측되었다.

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📌 열 고정 해제

진도	현
7	미야기현
6+	후쿠시마현, 이바라키현, 도치기현
6-	이와테현, 군마현, 사이타마현, 지바현
5+	아오모리현, 아키타현, 야마가타현, 도쿄, 가나가와현, 야마나시현
5-	니가타현, 나가노현, 시즈오카현
4	홋카이도, 기후현, 아이치현
3	도야마현, 이시카와현, 후쿠이현, 미에현, 시가현, 교토부, 오사카부, 효고현, 나라현
2	와카야마현, 돗토리현, 시마네현, 오카야마현, 도쿠시마현, 고치현, 사가현, 구마모토현
1	히로시마현, 가가와현, 에히메현, 야마구치현, 후쿠오카현, 나가사키현, 오이타현, 가고시마현

4. 지진의 특징

2011년 3월 11일 14시 46분 일본 표준시(JST)(UTC 5시 46분) 태평양 북서부 해역에서 규모 9.1(Mw)의 해저 거대조산대 지진이 발생했다. 진원의 깊이는 약 32 km로 비교적 얕았으며, 진앙은 일본 도호쿠 지방 오시카 반도에서 동쪽으로 약 72 km 떨어진 곳이었다. 지진은 약 6분간 지속되었다. 미국 지질조사국(USGS)은 초기에는 규모 7.9 Mw로 발표했지만, 곧 8.8 Mw, 8.9 Mw로, 그리고 최종적으로 9.0 Mw로 상향 조정했다. 2016년 7월 11일 USGS는 지진 규모를 9.1로 재조정했다. 가장 가까운 대도시인 센다이시는 진앙에서 130 km 떨어져 있었으며, 지진은 도쿄에서 북동쪽으로 373 km 떨어진 곳에서 발생했다.

본진 전에는 여러 차례의 큰 전진이 있었고, 수백 건의 여진이 보고되었다. 주요 전진 중 하나는 3월 9일에 발생한 규모 7.2 Mw 지진으로, 3월 11일 지진의 진앙에서 약 40 km 떨어진 곳에서 발생했으며, 같은 날 규모 6.0 Mw를 넘는 지진이 세 차례 더 발생했다. 3월 11일 본진 이후, 15시 08분 JST(UTC 6시 06분)에 규모 7.4 Mw의 여진이 발생했고, 이어 15시 15분 JST(UTC 6시 16분)에 7.9 Mw, 15시 26분 JST(UTC 6시 26분)에 7.7 Mw의 여진이 발생했다. 초기 지진 이후 규모 4.5 Mw 이상의 여진이 800회 이상 발생했다. 여진은 오모리의 법칙을 따랐는데, 이 법칙은 여진의 발생률이 본진 이후 시간의 역수에 비례하여 감소한다는 것이다. 따라서 여진은 시간이 지남에 따라 점차 줄어들었지만, 초기 지진 후 수년 동안 계속되었으며, 2013년 10월 26일(현지 시간) 규모 7.1 Mw의 여진도 발생했다.

이 지진으로 혼슈가 동쪽으로 약 2.4 m 이동했고, 지구의 자전축이 약 10 cm에서 25 cm 정도 이동했으며, 지구의 자전 속도가 하루에 1.8 μs 증가했고, 저궤도를 도는 중력장 및 꾸준한 해양 순환 탐사선 위성의 섭동에서 감지되는 초저주파가 발생했다.
초기에는 혼슈 태평양 연안의 일부가 약 1미터 가량 침하했지만, 약 3년 후에는 해안이 다시 상승하기 시작하여 원래 높이를 넘어섰다.

==== 규모 ====

일본 기상청은 지진 발생 초기에는 규모를 7.9로 추정하여 속보를 발표했으나, 16시 정각에 규모 8.4로 상향 발표했다. 이후에도 계속해서 추정치를 갱신하여, 17시 30분에는 규모 8.8로 상향 발표했다. 이는 1933년 쇼와 산리쿠 해역 지진(M_w8.4)의 규모를 넘어서는 것으로, 일본 근대 지진 관측 사상 최대 규모의 지진이었다. 3월 13일에는 일본 밖에서 관측한 안정된 지진 파형 데이터와 50분간의 장기간 관측 데이터를 바탕으로 규모를 9.0으로 최종 상향 발표하였다.

일반적으로 일본 내에서 사용하는 일본 기상청 규모(M_j)는 M7.9, M8.4였으나 모멘트 규모(M_w)로는 M8.9, M9.0으로 측정되었다. M9.0이라는 규모는 1923년의 간토 대지진(M_w 8.2)의 약 16배이며, 1995년 효고현 남부 지진(M_w6.9)의 1450배에 달하는 에너지이다.

일본 기상청은 지진 발생 3분 후 규모 M_j7.9라고 추정했을 당시, 규모의 '포화' 현상을 인지하지 못하고 미야기현 해역 지진이 발생한 것으로 추측했다. 지진 발생 약 1시간 14분 후(16시 정각)에는 M_j8.4로 수정 발표했으나, 실제 지진 규모보다 매우 작은 값이었다. 일반적으로 15분 내에 측정 가능한 모멘트 규모 값도 광대역 지진계가 한계치에 가깝게 진동하여 제대로 측정하지 못했고, 일본 국외의 지진파형을 분석하여 지진 발생 54분 후인 15시 40분에 M_w8.8로 분석되었다. 지진 발생 2시간 44분 후인 17시 30분에야 이 모멘트 규모 값이 발표되었다. 한편, 일본 기상청 마쓰시로 지진관측소에서는 미국 지질조사국(USGS)의 라이브 인터넷 지진 서버(LISS)의 데이터를 분석하여 지진 발생 10분 후 M9급 지진이라는 분석 결과를 내놓았으나, 이 결과는 통보되지 않았다. 미국 지질조사국 또한 지진 발생 후 처음에는 M8.8로 발표했다가, 지진 발생 약 34분 후에는 M8.9, 약 6시간 후에는 M9.0으로 잠정 발표하였고, 3월 15일에는 확정치로 발표하면서 1900년 이후 세계에서 4번째로 강한 지진이라고 발표했다. 2016년 7월 11일, USGS는 공식 발표를 통해 모멘트 규모M_w9.1로 상향한다고 발표하였다.

발표된 규모값의 변화 추이는 다음과 같다.
* 3월 11일
14시 49분: 속보치 7.9 (변위 M)
16시 00분: 잠정치 8.4 (변위 M)
17시 30분: M_w 8.8
* 3월 13일 12시 55분: 확정치 M_w 9.0
* 2016년 7월 11일: USGS 수정치 M_w 9.1

==== 일본 관측 사상 최대 규모 지진 ====

일본 기상청은 지진 발생 초기에는 규모를 7.9로 추정하여 속보를 발표했으나, 16시 정각에 규모 8.4로 상향 발표했다. 이후에도 계속해서 추정치를 갱신하여, 17시 30분에는 규모 8.8로 상향 발표했다. 이는 1933년 쇼와 산리쿠 해역 지진(M_w8.4)의 규모를 넘어서는 것으로, 일본 근대 지진 관측 사상 최대 규모의 지진이었다. 3월 13일에는 일본 밖에서 관측한 안정된 지진 파형 데이터와 50분간의 장기간 관측 데이터를 바탕으로 규모를 9.0으로 최종 상향 발표하였다.

일반적으로 일본 내에서 사용하는 일본 기상청 규모(M_j)는 M7.9, M8.4였으나 모멘트 규모(M_w)로는 M8.9, M9.0으로 측정되었다. M9.0이라는 규모는 1923년의 간토 대지진(M_w 8.2)의 약 16배이며, 1995년 효고현 남부 지진(M_w6.9)의 1450배에 달하는 에너지이다.

일본 기상청은 지진 발생 3분 후 규모 M_j7.9라고 추정했을 당시, 규모의 '포화' 현상을 인지하지 못하고 미야기현 해역 지진이 발생한 것으로 추측했다. 지진 발생 약 1시간 14분 후(16시 정각)에는 M_j8.4로 수정 발표했으나, 실제 지진 규모보다 매우 작은 값이었다. 일반적으로 15분 내에 측정 가능한 모멘트 규모 값도 광대역 지진계가 한계치에 가깝게 진동하여 제대로 측정하지 못했고, 일본 국외의 지진파형을 분석하여 지진 발생 54분 후인 15시 40분에 M_w8.8로 분석되었다. 지진 발생 2시간 44분 후인 17시 30분에야 이 모멘트 규모 값이 발표되었다. 한편, 일본 기상청 마쓰시로 지진관측소에서는 미국 지질조사국(USGS)의 라이브 인터넷 지진 서버(LISS)의 데이터를 분석하여 지진 발생 10분 후 M9급 지진이라는 분석 결과를 내놓았으나, 이 결과는 통보되지 않았다. 미국 지질조사국 또한 지진 발생 후 처음에는 M8.8로 발표했다가, 지진 발생 약 34분 후에는 M8.9, 약 6시간 후에는 M9.0으로 잠정 발표하였고, 3월 15일에는 확정치로 발표하면서 1900년 이후 세계에서 4번째로 강한 지진이라고 발표했다. 2016년 7월 11일, USGS는 공식 발표를 통해 모멘트 규모M_w9.1로 상향한다고 발표하였다.

발표된 규모값의 변화 추이는 다음과 같다.
* 3월 11일
14시 49분: 속보치 7.9 (변위 M)
16시 00분: 잠정치 8.4 (변위 M)
17시 30분: M_w 8.8
* 3월 13일 12시 55분: 확정치 M_w 9.0
* 2016년 7월 11일: USGS 수정치 M_w 9.1

==== 거대한 방출 에너지 ====

지진으로 방출한 지진파의 표면 에너지는 약 1.9×10¹⁷ J로, 23만명이 사망했던 2004년 인도양 지진이 방출한 에너지의 약 2배에 달한다. 동일본대지진의 에너지를 환산하면 미국 로스앤젤레스에 1년간 전기를 공급할 수 있는 규모와 같다. 지진의 물리적 규모를 나타내는 지진 모멘트는 USGS가 3.9×10²² J로 계산했으며, 이는 2004년 남아시아 대지진보다는 약간 작은 크기이다.

일본 국립과학기술연구원에서는 지진의 최대 지반 가속도(PGA)를 2.99 g(29.33 m/s²)로 측정했다. 일본 내에서 가장 큰 지반가속도가 나온 곳은 진원지에서 75km 떨어진 미야기현의 2.7 g였으며, 일본 수도인 도쿄에서는 0.16 g가 나왔다.

==== 해구형 지진, 넓은 진원역 ====

|300px|thumb|일본 부근의 플레이트 분포 및 본진 진원역·여진역의 분포와 메커니즘
일본 기상청과 도쿄 대학 지진연구소 등에서는 동일본대지진이 단층면의 각도가 10도 정도로 되게 작으며, 서북서-동남동 방향(동서 방향에 거의 가까운 방향)을 축으로 압력을 받은 낮은 각도의 역단층(스러스트 단층)에서 일어났다고 분석했다. 또한 동일본대지진은 수평 방향 변화량이 큰데, 이 점은 도호쿠 지방 태평양 연안 지역에서 일어나는 해구형 지진의 주요한 특징 중 하나이다. 단층 파괴가 시작된 진원지는 산리쿠 앞바다였지만, 단층 파괴가 이뤄진 진원역은 일본 해구 아래 판 경계면을 따라 남북으로 길게 이어졌고, 이와테현 앞바다부터 이바라키현 앞바다까지 이어지는 남북 약 500km, 동서 약 200km, 깊이 약 4-20km의 총 20만 km²에 이르는 엄청난 넓이의 영역이 진원역이었다.

2004년의 남아시아 대지진과 비교하면, 남아시아 대지진은 진원역이 1,000km에 달했으나 이 도호쿠 지진은 500km밖에 안되는 영역에서도 비슷한 M9 규모의 지진이 일어났다. 즉 미야기현 앞바다 진앙 부근에서 지층 변화량이 매우 컸다는 것이다.

==== 연동형 지진 ====
일본 기상청은 본진이 하나의 거대지진이 아닌, 3개의 독립된 지진이 서로 연동되어 일어난 연동형 지진이라고 발표했다. 일본 기상청의 기자회견에서 지진예지정보과 과장은 "5분 동안 연속적으로 일어난 복잡한 상호 연동형 지진이며, 극히 드문 관측 사상 최초의 현상이다"라고 말했다. 일본 문부과학성의 지진조사위원회는 13일 임시회를 열고 파괴단층이 남북으로 400km, 동서로 200km로 광범위하며, 적어도 4곳의 진원 영역에서 3개의 지진이 연동하여 일어났다고 결론내렸다. 도쿄 대학 지진연구소에서는 "첫 번째로 미야기현 앞바다, 두 번째로 첫번째 지진보다 더 가까운 해역의 미야기현 앞바다, 세 번째로 이바라키현 북부 연안에서 순차적으로 지진이 일어났다"라고 말했다. 이 중 두 번째 단층 활동이 가장 큰 지각 변동을 일으켰으며, 최대로 미끄러진 정도가 대략 30-60m인 것으로 추정된다.

2011년 5월 20일 기고된 사이언스 지에서는 지진파 분석을 통해 판 경계에서 해구 쪽 판의 얉은 곳과 육지 쪽 판의 깊은 곳에서 서로 왕복운동하여 움직이는 형태로 단층파괴가 이루어졌다는 연구가 발표되었다. 해구 쪽 얉은 곳에서 일어난 파괴는 전형적인 해구 지진이며, 이 때문에 거대한 쓰나미가 몰려왔을 가능성도 제기된 바있다.

해저 활단층과, 약 백만년 전 일본 해구에서 북미 판 아래로 침강해버린 해저 화산이 동일본대지진의 발생의 원인 중 하나였을 것이라는 설도 나오고 있다.

2013년, 홋카이도 대학 고야마 준지 등의 연구 팀은 비교적 단층각도가 높은 일본 해구의 섭입대에 연동형 지진이 일어나긴 어렵다고 알려져 있었으나, 산리쿠 중부 이바라키현 앞바다 육지 쪽 진원역의 연동형 지진 외에도 해구 쪽 지진역도 있는 등 진원역이 2개의 영역(이중 진원역)이었다는 점에서 1960년 칠레 지진, 1707년 호에이 지진의 단일 진원역과는 다른 특성을 보인다고 밝혔다.

==== 지진파와 진동의 특징 ====

도호쿠 지방 태평양 해역 지진으로 일어난 흔들림은 광범위한 지역에 강한 영향을 미쳤으며, 진동 시간이 매우 길었다는 특징을 보인다. 특히 장주기 지진동이 광범위하고 오래 지속되었으며, 단주기 지진동은 상대적으로 적어 건물 손상 피해가 적었다.

본진은 단층 파괴가 복잡한 과정을 통해 약 150초 동안 이어졌다. 미야기현 앞바다의 3개 지점, 미야기현 먼바다, 후쿠시마현 앞바다 3개 지점, 이바라키현 북부 및 중부 연안 등 총 5개 지역에서 큰 단층 파괴가 발생했다. 지진파는 3-7km/s의 속도로 퍼져나가 서로 다른 지역에서 발생한 지진파가 시간차를 두고 도달하면서, 단층 파괴 시간 이상으로 지상에 흔들림이 계속되었다. 노즈 아쓰시(野津厚, 2012)는 SPGA 모델을 이용한 상세 진원지 분석에서 진원지의 진동은 150초간의 단층 분열 과정을 9개의 작은 단위로 나눠 정밀하게 분석할 수 있다고 연구하였다.

아오모리현에서 가나가와현까지 전 지역에서 진도 4 이상의 흔들림이 2분(120초) 넘게 이어졌고, 특히 후쿠시마현 이와키시에서는 진도 4 이상의 흔들림이 3분 10초(190초) 가량 지속되었다. 미야기현 센다이시에서는 약 30초, 이바라키현 히타치시에서는 약 70초 후에 최대 진동을 기록했다. 센다이시와 시오가마시에서는 3분 정도 흔들림이 있었는데, 이는 수십 초 내외였던 1995년 효고 현 남부 지진, 1978년 미야기현 해역 지진에 비해 매우 긴 시간이었다.

일본 전역에서 장주기 진동이 관측되었다. 진동변위 지진 파형 그래프에서는 7초 주기로 변위가 4-50cm 최대치를 기록했으며, 이를 통해 고유 진동이 7초 전후인 건물이 심하게 흔들렸을 것으로 추정된다. 고층건물의 진폭은 최대 3-60cm 정도로 크게 흔들렸던 것으로 관측되었다. 그러나 평상시의 규모 M9 지진에 비해서는 장주기 진동 흔들림이 작았다.

이와테현, 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 도치기현 등에서 관측한 지진파 파형 분석 결과, 초단주기 및 단주기 진동은 주기 0.1-1초를 가진 진동이 가장 많았으며, 그보다 긴 주기에서는 상대적으로 진폭이 작았다. 미야기현 구리하라시(진도7), 시오가마시, 이바라키현 히타치시에서는 "치명적 주기"(일반 목조주택의 파괴력이 가장 큰 진동 주기)에 해당하는 1-2초 주기가 100cm/s였으며, 이는 목조 주택의 파괴가 매우 컸던 1995년 효고 현 남부 지진의 2-300cm/s에 비하면 작은 수치였다. 진도7의 진동이 온 구리하라시에서도 반쯤 부서진 건물이 47동밖에 되지 않았고, 지진 진동으로 인한 사망자는 한 명도 없었다. 한편 주택 피해는 미야기현과 후쿠시마현을 중심으로 발생했으며, 인근 이바라키현에도 약간의 피해가 있었다. 진원역 한가운데에 위치한 후쿠시마현에서는 진원과 가까운 하마도리 및 내륙 나카도리 지방에서 산사태나 가옥 붕괴 피해가 발생했고, 진도 6약이었던 야부키정에는 정 내의 건물 30%가 붕괴하였고 고리야마시에서는 2만 채의 가옥이 붕괴하는 등, 다른 지역에 비해 붕괴 피해가 매우 컸다.

지진 이후 남극 대륙에서 GPS를 통한 분석 결과, 윌리엄 빙하류는 하루 평균 1m를 움직이나 지진으로 한번에 0.5m를 미끄러진 것이 확인되었다. 또한 지진의 지진동이 맥머도 드라이 밸리와 남극점의 지진계에 기록되기도 하였다.

4.1. 규모 면

일본 기상청은 지진 발생 초기에는 규모를 7.9로 추정하여 속보를 발표했으나, 16시 정각에 규모 8.4로 상향 발표했다. 이후에도 계속해서 추정치를 갱신하여, 17시 30분에는 규모 8.8로 상향 발표했다. 이는 1933년 쇼와 산리쿠 해역 지진(M_w8.4)의 규모를 넘어서는 것으로, 일본 근대 지진 관측 사상 최대 규모의 지진이었다. 3월 13일에는 일본 밖에서 관측한 안정된 지진 파형 데이터와 50분간의 장기간 관측 데이터를 바탕으로 규모를 9.0으로 최종 상향 발표하였다.

일반적으로 일본 내에서 사용하는 일본 기상청 규모(M_j)는 M7.9, M8.4였으나 모멘트 규모(M_w)로는 M8.9, M9.0으로 측정되었다. M9.0이라는 규모는 1923년의 간토 대지진(M_w 8.2)의 약 16배이며, 1995년 효고현 남부 지진(M_w6.9)의 1450배에 달하는 에너지이다.

일본 기상청은 지진 발생 3분 후 규모 M_j7.9라고 추정했을 당시, 규모의 '포화' 현상을 인지하지 못하고 미야기현 해역 지진이 발생한 것으로 추측했다. 지진 발생 약 1시간 14분 후(16시 정각)에는 M_j8.4로 수정 발표했으나, 실제 지진 규모보다 매우 작은 값이었다. 일반적으로 15분 내에 측정 가능한 모멘트 규모 값도 광대역 지진계가 한계치에 가깝게 진동하여 제대로 측정하지 못했고, 일본 국외의 지진파형을 분석하여 지진 발생 54분 후인 15시 40분에 M_w8.8로 분석되었다. 지진 발생 2시간 44분 후인 17시 30분에야 이 모멘트 규모 값이 발표되었다. 한편, 일본 기상청 마쓰시로 지진관측소에서는 미국 지질조사국(USGS)의 라이브 인터넷 지진 서버(LISS)의 데이터를 분석하여 지진 발생 10분 후 M9급 지진이라는 분석 결과를 내놓았으나, 이 결과는 통보되지 않았다. 미국 지질조사국 또한 지진 발생 후 처음에는 M8.8로 발표했다가, 지진 발생 약 34분 후에는 M8.9, 약 6시간 후에는 M9.0으로 잠정 발표하였고, 3월 15일에는 확정치로 발표하면서 1900년 이후 세계에서 4번째로 강한 지진이라고 발표했다. 2016년 7월 11일, USGS는 공식 발표를 통해 모멘트 규모M_w9.1로 상향한다고 발표하였다.

발표된 규모값의 변화 추이는 다음과 같다.
* 3월 11일
14시 49분: 속보치 7.9 (변위 M)
16시 00분: 잠정치 8.4 (변위 M)
** 17시 30분: M_w 8.8
* 3월 13일 12시 55분: 확정치 M_w 9.0
* 2016년 7월 11일: USGS 수정치 M_w 9.1

4.1.1. 일본 관측 사상 최대 규모 지진

일본 기상청은 지진 발생 초기에는 규모를 7.9로 추정하여 속보를 발표했으나, 16시 정각에 규모 8.4로 상향 발표했다. 이후에도 계속해서 추정치를 갱신하여, 17시 30분에는 규모 8.8로 상향 발표했다. 이는 1933년 쇼와 산리쿠 해역 지진(M_w8.4)의 규모를 넘어서는 것으로, 일본 근대 지진 관측 사상 최대 규모의 지진이었다. 3월 13일에는 일본 밖에서 관측한 안정된 지진 파형 데이터와 50분간의 장기간 관측 데이터를 바탕으로 규모를 9.0으로 최종 상향 발표하였다.

일반적으로 일본 내에서 사용하는 일본 기상청 규모(M_j)는 M7.9, M8.4였으나 모멘트 규모(M_w)로는 M8.9, M9.0으로 측정되었다. M9.0이라는 규모는 1923년의 간토 대지진(M_w 8.2)의 약 16배이며, 1995년 효고현 남부 지진(M_w6.9)의 1450배에 달하는 에너지이다.

일본 기상청은 지진 발생 3분 후 규모 M_j7.9라고 추정했을 당시, 규모의 '포화' 현상을 인지하지 못하고 미야기현 해역 지진이 발생한 것으로 추측했다. 지진 발생 약 1시간 14분 후(16시 정각)에는 M_j8.4로 수정 발표했으나, 실제 지진 규모보다 매우 작은 값이었다. 일반적으로 15분 내에 측정 가능한 모멘트 규모 값도 광대역 지진계가 한계치에 가깝게 진동하여 제대로 측정하지 못했고, 일본 국외의 지진파형을 분석하여 지진 발생 54분 후인 15시 40분에 M_w8.8로 분석되었다. 지진 발생 2시간 44분 후인 17시 30분에야 이 모멘트 규모 값이 발표되었다. 한편, 일본 기상청 마쓰시로 지진관측소에서는 미국 지질조사국(USGS)의 라이브 인터넷 지진 서버(LISS)의 데이터를 분석하여 지진 발생 10분 후 M9급 지진이라는 분석 결과를 내놓았으나, 이 결과는 통보되지 않았다. 미국 지질조사국 또한 지진 발생 후 처음에는 M8.8로 발표했다가, 지진 발생 약 34분 후에는 M8.9, 약 6시간 후에는 M9.0으로 잠정 발표하였고, 3월 15일에는 확정치로 발표하면서 1900년 이후 세계에서 4번째로 강한 지진이라고 발표했다. 2016년 7월 11일, USGS는 공식 발표를 통해 모멘트 규모M_w9.1로 상향한다고 발표하였다.

발표된 규모값의 변화 추이는 다음과 같다.
* 3월 11일
14시 49분: 속보치 7.9 (변위 M)
16시 00분: 잠정치 8.4 (변위 M)
** 17시 30분: M_w 8.8
* 3월 13일 12시 55분: 확정치 M_w 9.0
* 2016년 7월 11일: USGS 수정치 M_w 9.1

4.1.2. 거대한 방출 에너지

지진으로 방출한 지진파의 표면 에너지는 약 1.9×10¹⁷ J로, 23만명이 사망했던 2004년 인도양 지진이 방출한 에너지의 약 2배에 달한다. 동일본대지진의 에너지를 환산하면 미국 로스앤젤레스에 1년간 전기를 공급할 수 있는 규모와 같다. 지진의 물리적 규모를 나타내는 지진 모멘트는 USGS가 3.9×10²² J로 계산했으며, 이는 2004년 남아시아 대지진보다는 약간 작은 크기이다.

일본 국립과학기술연구원에서는 지진의 최대 지반 가속도(PGA)를 2.99 g(29.33 m/s²)로 측정했다. 일본 내에서 가장 큰 지반가속도가 나온 곳은 진원지에서 75km 떨어진 미야기현의 2.7 g였으며, 일본 수도인 도쿄에서는 0.16 g가 나왔다.

4.1.3. 해구형 지진, 넓은 진원역

일본 기상청과 도쿄 대학 지진연구소 등에서는 동일본대지진이 단층면의 각도가 10도 정도로 되게 작으며, 서북서-동남동 방향(동서 방향에 거의 가까운 방향)을 축으로 압력을 받은 낮은 각도의 역단층(스러스트 단층)에서 일어났다고 분석했다. 또한 동일본대지진은 수평 방향 변화량이 큰데, 이 점은 도호쿠 지방 태평양 연안 지역에서 일어나는 해구형 지진의 주요한 특징 중 하나이다. 단층 파괴가 시작된 진원지는 산리쿠 앞바다였지만, 단층 파괴가 이뤄진 진원역은 일본 해구 아래 판 경계면을 따라 남북으로 길게 이어졌고, 이와테현 앞바다부터 이바라키현 앞바다까지 이어지는 남북 약 500km, 동서 약 200km, 깊이 약 4-20km의 총 20만 km²에 이르는 엄청난 넓이의 영역이 진원역이었다.

|300px|thumb|일본 부근의 플레이트 분포 및 본진 진원역·여진역의 분포와 메커니즘
2004년의 남아시아 대지진과 비교하면, 남아시아 대지진은 진원역이 1,000km에 달했으나 이 도호쿠 지진은 500km밖에 안되는 영역에서도 비슷한 M9 규모의 지진이 일어났다. 즉 미야기현 앞바다 진앙 부근에서 지층 변화량이 매우 컸다는 것이다.

4.2. 연동형 지진

일본 기상청은 본진이 하나의 거대지진이 아닌, 3개의 독립된 지진이 서로 연동되어 일어난 연동형 지진이라고 발표했다. 일본 기상청의 기자회견에서 지진예지정보과 과장은 "5분 동안 연속적으로 일어난 복잡한 상호 연동형 지진이며, 극히 드문 관측 사상 최초의 현상이다"라고 말했다. 일본 문부과학성의 지진조사위원회는 13일 임시회를 열고 파괴단층이 남북으로 400km, 동서로 200km로 광범위하며, 적어도 4곳의 진원 영역에서 3개의 지진이 연동하여 일어났다고 결론내렸다. 도쿄 대학 지진연구소에서는 "첫 번째로 미야기현 앞바다, 두 번째로 첫번째 지진보다 더 가까운 해역의 미야기현 앞바다, 세 번째로 이바라키현 북부 연안에서 순차적으로 지진이 일어났다"라고 말했다. 이 중 두 번째 단층 활동이 가장 큰 지각 변동을 일으켰으며, 최대로 미끄러진 정도가 대략 30-60m인 것으로 추정된다.

2011년 5월 20일 기고된 사이언스 지에서는 지진파 분석을 통해 판 경계에서 해구 쪽 판의 얉은 곳과 육지 쪽 판의 깊은 곳에서 서로 왕복운동하여 움직이는 형태로 단층파괴가 이루어졌다는 연구가 발표되었다. 해구 쪽 얉은 곳에서 일어난 파괴는 전형적인 해구 지진이며, 이 때문에 거대한 쓰나미가 몰려왔을 가능성도 제기된 바있다.

해저 활단층과, 약 백만년 전 일본 해구에서 북미 판 아래로 침강해버린 해저 화산이 동일본대지진의 발생의 원인 중 하나였을 것이라는 설도 나오고 있다.

2013년, 홋카이도 대학 고야마 준지 등의 연구 팀은 비교적 단층각도가 높은 일본 해구의 섭입대에 연동형 지진이 일어나긴 어렵다고 알려져 있었으나, 산리쿠 중부 이바라키현 앞바다 육지 쪽 진원역의 연동형 지진 외에도 해구 쪽 지진역도 있는 등 진원역이 2개의 영역(이중 진원역)이었다는 점에서 1960년 칠레 지진, 1707년 호에이 지진의 단일 진원역과는 다른 특성을 보인다고 밝혔다.

4.3. 지진파와 진동의 특징

도호쿠 지방 태평양 해역 지진으로 일어난 흔들림은 광범위한 지역에 강한 영향을 미쳤으며, 진동 시간이 매우 길었다는 특징을 보인다. 특히 장주기 지진동이 광범위하고 오래 지속되었으며, 단주기 지진동은 상대적으로 적어 건물 손상 피해가 적었다.

본진은 단층 파괴가 복잡한 과정을 통해 약 150초 동안 이어졌다. 미야기현 앞바다의 3개 지점, 미야기현 먼바다, 후쿠시마현 앞바다 3개 지점, 이바라키현 북부 및 중부 연안 등 총 5개 지역에서 큰 단층 파괴가 발생했다. 지진파는 3-7km/s의 속도로 퍼져나가 서로 다른 지역에서 발생한 지진파가 시간차를 두고 도달하면서, 단층 파괴 시간 이상으로 지상에 흔들림이 계속되었다. 노즈 아쓰시(野津厚, 2012)는 SPGA 모델을 이용한 상세 진원지 분석에서 진원지의 진동은 150초간의 단층 분열 과정을 9개의 작은 단위로 나눠 정밀하게 분석할 수 있다고 연구하였다.

아오모리현에서 가나가와현까지 전 지역에서 진도 4 이상의 흔들림이 2분(120초) 넘게 이어졌고, 특히 후쿠시마현 이와키시에서는 진도 4 이상의 흔들림이 3분 10초(190초) 가량 지속되었다. 미야기현 센다이시에서는 약 30초, 이바라키현 히타치시에서는 약 70초 후에 최대 진동을 기록했다. 센다이시와 시오가마시에서는 3분 정도 흔들림이 있었는데, 이는 수십 초 내외였던 1995년 효고현 남부 지진, 1978년 미야기현 해역 지진에 비해 매우 긴 시간이었다.

일본 전역에서 장주기 진동이 관측되었다. 진동변위 지진 파형 그래프에서는 7초 주기로 변위가 4-50cm 최대치를 기록했으며, 이를 통해 고유 진동이 7초 전후인 건물이 심하게 흔들렸을 것으로 추정된다. 고층건물의 진폭은 최대 3-60cm 정도로 크게 흔들렸던 것으로 관측되었다. 그러나 평상시의 규모 M9 지진에 비해서는 장주기 진동 흔들림이 작았다.

이와테현, 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 도치기현 등에서 관측한 지진파 파형 분석 결과, 초단주기 및 단주기 진동은 주기 0.1-1초를 가진 진동이 가장 많았으며, 그보다 긴 주기에서는 상대적으로 진폭이 작았다. 미야기현 구리하라시(진도7), 시오가마시, 이바라키현 히타치시에서는 "치명적 주기"(일반 목조주택의 파괴력이 가장 큰 진동 주기)에 해당하는 1-2초 주기가 100cm/s였으며, 이는 목조 주택의 파괴가 매우 컸던 1995년 효고 현 남부 지진의 2-300cm/s에 비하면 작은 수치였다. 진도7의 진동이 온 구리하라시에서도 반쯤 부서진 건물이 47동밖에 되지 않았고, 지진 진동으로 인한 사망자는 한 명도 없었다. 한편 주택 피해는 미야기현과 후쿠시마현을 중심으로 발생했으며, 인근 이바라키현에도 약간의 피해가 있었다. 진원역 한가운데에 위치한 후쿠시마현에서는 진원과 가까운 하마도리 및 내륙 나카도리 지방에서 산사태나 가옥 붕괴 피해가 발생했고, 진도 6약이었던 야부키정에는 정 내의 건물 30%가 붕괴하였고 고리야마시에서는 2만 채의 가옥이 붕괴하는 등, 다른 지역에 비해 붕괴 피해가 매우 컸다.

지진 이후 남극 대륙에서 GPS를 통한 분석 결과, 윌리엄 빙하류는 하루 평균 1m를 움직이나 지진으로 한번에 0.5m를 미끄러진 것이 확인되었다. 또한 지진의 지진동이 맥머도 드라이 밸리와 남극점의 지진계에 기록되기도 하였다.

5. 과거 지진 및 예측한 지진과의 비교

wikitext

도호쿠 지방 태평양 해역 지진의 진원지인 산리쿠는 포사 마그나 동쪽에 있는 동북일본 지역으로, 일본 육지가 있는 북아메리카판(오호츠크판)이 일본 해구를 경계로 태평양판을 연간 약 8cm의 속도로 밀고 있다. 태평양판이 가라앉는 일본 해구 지역은 규모 M7을 넘는 지진을 일으킬 수 있는 진원역이 다수 있으며, 동일본대지진 이전 일본 지진조사위원회는 산리쿠 지역을 8개로 구분하여 지진 발생 주기와 확률을 추측했다.

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📌 열 고정 해제

일본 해구의 해구형 지진 발생 평가 (2011년 1월 1일 지진조사위원회 기준)				도호쿠 지방 태평양 해역 지진으로 일어난 단층파괴 정도 (4월 11일 발표)	발생 평가  (2012년 1월 1일 기준)
진원역 (왼쪽의 지도에 그린 지역 구분도 참조)		규모	30년 내 발생 확률		규모	30년 내 발생 확률
산리쿠 북부	고유지진	약 M8.0	0.5 - 10%	-	약 M8.0 약 Mt8.2	0.7 - 10%
	고유지진 이외	M7.1 - 7.6	90% 정도		M7.1 - 7.6	90% 정도
산리쿠 중부		-	-	진원역 내 영역	-	-
미야기현 해역	고유지진	약 M7.4	99%	진원역 내 영역	약 M7.4	불명확
	고유지진 이외				M7.0 - 7.3	60% 정도
	(미야기현 해역 및 산리쿠 남부 해구면과의 연동지진)	약 M8.0	-		-
				단층 파괴도가 큰 곳 (본진 진원역)
산리쿠 남부 해구 지역	고유지진	약 M7.7	80 - 90%		M7.9 정도	거의 0%
	고유지진 이외				M7.2 - 7.6	50% 정도
후쿠시마현 해역		약 M7.4 수 차례 발생	7% 이하	진원역 내 영역	약 M7.4 수 차례 발생	10% 정도
이바라키현 해역	고유지진	M6.7 - 7.2	90% 이상	진원역 내 영역 (M7.6의 최대여진 진원역)	M6.9 - 7.6	70% 정도
	고유지진 이외				M6.7 - 7.2	90% 이상
보소 반도 해역		-	-	-	-	-
산리쿠 북부에서 보소 연안까지 해구 쪽 지역	쓰나미 지진	약 M8.2	20% 정도	일부 단층 파괴도가 큰 곳	Mt8.6 - 9.0	30% 정도
	양단층형 지진	약 M8.2	4 - 7%		약 M8.2 Mt 약 8.3	4 - 7%
도호쿠 지방 태평양 해역형 지진		-		-	Mw8.4 - 9.0	거의 0%

이 중 미야기현 해역 지진은 30년 이내 M7.4급 지진이 일어날 확률이 99%라는 가정이 나온 이후, 2005년 M7.2 지진으로 판의 돌기 3부분 중 1부분만 파괴되었다. 지진조사위원회는 2005년 지진이 일부분만 온 것이라 추측했고, 이후 남은 2부분도 파괴되어 본진이 올 것이라 추측했다. 2007년에는 30년 내에 M_w8.1-8.3급 지진이 올 확률이 99%가 넘을 것이라고 예측했다.

단층 파괴가 처음 시작된 진원지인 산리쿠 남부 해구면 지역과 산리쿠-보소 연안 해구 쪽 지역 중부에서는 20m 이상의 매우 큰 단층 운동이 일어났다. 동일본대지진의 진원역(남북 500km, 동서 200km)은 산리쿠 중부, 미야기현 앞바다, 후쿠시마현 앞바다, 이바라키현 앞바다 등 6개 지역에 걸쳐 있었다. 단층 파괴는 오시카반도 앞바다에서 남북으로 이어졌으나, 북아메리카 판 아래로 침강하는 필리핀해 판 북동쪽이 지각 파괴를 막아 보소 연안 북부 이바라키현 앞바다에서 멈췄다. 북쪽으로는 진원역이 1994년 산리쿠 먼바다 지진 또는 1968년 도카치 해역 지진 진원역 남부에서 멈췄다. 이처럼 넓은 진원역을 가진 규모 M9급 지진은 지진조사위원회에서도 가정하지 못한 초거대지진이었다.

동일본대지진의 진원지는 869년 조간 11년(869년) 미야기현에서 후쿠시마현 태평양 연안에 일어났던 M8.4(일본산업기술종합연구소 추측)의 조간 지진의 추정 진원지와 거의 비슷했고, 지진 직후부터 869년 지진의 재림이 아닌가 하는 주장이 제기되었다.

조간 지진은 문헌상으로만 남아있던 역사적 지진이었으나, 2000년대 이후 해일퇴적물 조사를 통해 이시노마키시와 히가시마쓰시마시 내륙 3km, 센다이시 내륙 2km, 나토리시와 이와누마시 내륙 4km, 와타리정과 야마모토정 내륙 2km까지 해일이 밀고 들어온 거대지진임이 밝혀졌다. 또한 퇴적물의 정밀조사를 통해 기원전 390년경, 기원후 430년경, 869년, 1500년경 등 비슷한 지진이 4차례 발생했었고 이 지역 지진의 주기는 450-800년 정도로 추측되었다. 도호쿠 가쿠인 대학 지질학과에서도 약 2천년 전 야요이 시대에 지진해일이 일어난 적이 있으며, 이때도 센다이평야가 동일본대지진과 비슷하게 침수된 것으로 추측된다는 연구를 발표했다.

이러한 점 등을 고려하여 일본 정부 지진조사위원회는 2011년 11월 24일, 쓰나미 퇴적물 조사 결과를 바탕으로 기원전 4-3세기 경, 기원후 4-5세기 경, 869년 조간 지진, 15세기 경, 2011년의 지진 등 총 5회 지진이 산리쿠에서 보소 반도에 걸쳐 일어났으며 약 600년 주기로 해구형 지진이 오고 있다고 발표했다. 15세기의 지진은 1420년 히타치국의 지진해일 기록 상 남은 지진이거나 1454년 교토 지진 둘 중 하나인 것으로 추측하고 있다. 여기서 869년 조간 지진은 일본 해구 깊은 곳에서 일어났으며, 1896년 메이지 산리쿠 해역 지진은 일본 해구 얉은 곳 두 판의 경계 근처에서 일어난 지진이었기 때문에 이번 2011년의 지진은 '조간 지진과 메이지 산리쿠 해역 지진이 동시에 일어났다'는 연구자도 늘고 있다.

도호쿠 대학의 지진긴급보고회에서 동북아시아 연구센터의 히라카와 아라타 교수는 에도 시대 때 정비된 마을들은 이번 지진의 해일 피해를 입지 않았다고 말했다. 1611년(게이초 11년)일어난 게이초 산리쿠 해역 지진은 동일본대지진과 비슷한 규모로 해일이 들이닥처 침수되어, 이 경험을 바탕으로 역참, 도로 등이 정비되었다라고 말하며, 메이지 시대 이후 이용하는 토지가 넓어지면서 이 때 당시 해일의 경험이 잊혀졌다고 발언했다. 또한 이 보고회에서는 조간지진으로 일어난 지진해일보다 동일본대지진 쓰나미가 규모가 더 컸다는 발표도 있었다.

이시바시 가쓰히코는 일본삼대실록의 기록을 바탕으로 이번 동일본대지진은 조간 지진보다 규모가 더 크고, 진원역도 좀 더 남쪽으로 뻗어있다는 주장을 하였다. 이시바시는 이 주장의 근거로 조간지진에서는 교토(동일본대지진에서 진도 3)와 간토 지방(동일본대지진에서 진도 4-5)에서 지진을 느꼈다는 기록이 없었다는 점을 들었다.

이와테현 오쓰치정에서는 자체 조사를 통하여 동일본대지진으로 인한 지진해일 침수 피해 범위가 메이지 산리쿠 해역 지진 당시 해일로 인한 침수 범위와 거의 비슷하다는 연구 결과를 발표했다.

5.1. 지진조사위원회가 가정한 지진

도호쿠 지방 태평양 해역 지진의 진원지인 산리쿠는 포사 마그나 동쪽에 있는 동북일본 지역으로, 일본 육지가 있는 북아메리카판(오호츠크판)이 일본 해구를 경계로 태평양판을 연간 약 8cm의 속도로 밀고 있다. 태평양판이 가라앉는 일본 해구 지역은 규모 M7을 넘는 지진을 일으킬 수 있는 진원역이 다수 있으며, 동일본대지진 이전 일본 지진조사위원회는 산리쿠 지역을 8개로 구분하여 지진 발생 주기와 확률을 추측했다.

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📌 열 고정 해제

일본 해구의 해구형 지진 발생 평가 (2011년 1월 1일 지진조사위원회 기준)				도호쿠 지방 태평양 해역 지진으로 일어난 단층파괴 정도	발생 평가
진원역 (왼쪽의 지도에 그린 지역 구분도 참조)		규모	30년 내 발생 확률		규모	30년 내 발생 확률
산리쿠 북부	고유지진	약 M8.0	0.5 - 10%	-	약 M8.0 약 Mt8.2	0.7 - 10%
	고유지진 이외	M7.1 - 7.6	90% 정도		M7.1 - 7.6	90% 정도
산리쿠 중부		-	-	진원역 내 영역	-	-
미야기현 해역	고유지진	약 M7.4	99%	진원역 내 영역	약 M7.4	불명확
	고유지진 이외				M7.0 - 7.3	60% 정도
	(미야기현 해역 및 산리쿠 남부 해구면과의 연동지진)	약 M8.0	-		-
				단층 파괴도가 큰 곳 (본진 진원역)
산리쿠 남부 해구 지역	고유지진	약 M7.7	80 - 90%		M7.9 정도	거의 0%
	고유지진 이외				M7.2 - 7.6	50% 정도
후쿠시마현 해역		약 M7.4 수 차례 발생	7% 이하	진원역 내 영역	약 M7.4 수 차례 발생	10% 정도
이바라키현 해역	고유지진	M6.7 - 7.2	90% 이상	진원역 내 영역 (M7.6의 최대여진 진원역)	M6.9 - 7.6	70% 정도
	고유지진 이외				M6.7 - 7.2	90% 이상
보소 반도 해역		-	-	-	-	-
산리쿠 북부에서 보소 연안까지 해구 쪽 지역	쓰나미 지진	약 M8.2	20% 정도	일부 단층 파괴도가 큰 곳	Mt8.6 - 9.0	30% 정도
	양단층형 지진	약 M8.2	4 - 7%		약 M8.2 Mt 약 8.3	4 - 7%
도호쿠 지방 태평양 해역형 지진		-		-	Mw8.4 - 9.0	거의 0%

이 중 미야기현 해역 지진은 30년 이내 M7.4급 지진이 일어날 확률이 99%라는 가정이 나온 이후, 2005년 M7.2 지진으로 판의 돌기 3부분 중 1부분만 파괴되었다. 지진조사위원회는 2005년 지진이 일부분만 온 것이라 추측했고, 이후 남은 2부분도 파괴되어 본진이 올 것이라 추측했다. 2007년에는 30년 내에 M_w8.1-8.3급 지진이 올 확률이 99%가 넘을 것이라고 예측했다.

단층 파괴가 처음 시작된 진원지인 산리쿠 남부 해구면 지역과 산리쿠-보소 연안 해구 쪽 지역 중부에서는 20m 이상의 매우 큰 단층 운동이 일어났다. 동일본대지진의 진원역(남북 500km, 동서 200km)은 산리쿠 중부, 미야기현 앞바다, 후쿠시마현 앞바다, 이바라키현 앞바다 등 6개 지역에 걸쳐 있었다. 단층 파괴는 오시카반도 앞바다에서 남북으로 이어졌으나, 북아메리카 판 아래로 침강하는 필리핀해 판 북동쪽이 지각 파괴를 막아 보소 연안 북부 이바라키현 앞바다에서 멈췄다. 북쪽으로는 진원역이 1994년 산리쿠 먼바다 지진 또는 1968년 도카치 해역 지진 진원역 남부에서 멈췄다. 이처럼 넓은 진원역을 가진 규모 M9급 지진은 지진조사위원회에서도 가정하지 못한 초거대지진이었다.

5.2. 과거에 있었던 초거대지진

동일본대지진의 진원지는 869년 조간 11년(869년) 미야기현에서 후쿠시마현 태평양 연안에 일어났던 M8.4(일본산업기술종합연구소 추측)의 조간 지진의 추정 진원지와 거의 비슷했고, 지진 직후부터 869년 지진의 재림이 아닌가 하는 주장이 제기되었다.

조간 지진은 문헌상으로만 남아있던 역사적 지진이었으나, 2000년대 이후 해일퇴적물 조사를 통해 이시노마키시와 히가시마쓰시마시 내륙 3km, 센다이시 내륙 2km, 나토리시와 이와누마시 내륙 4km, 와타리정과 야마모토정 내륙 2km까지 해일이 밀고 들어온 거대지진임이 밝혀졌다. 또한 퇴적물의 정밀조사를 통해 기원전 390년경, 기원후 430년경, 869년, 1500년경 등 비슷한 지진이 4차례 발생했었고 이 지역 지진의 주기는 450-800년 정도로 추측되었다. 도호쿠 가쿠인 대학 지질학과에서도 약 2천년 전 야요이 시대에 지진해일이 일어난 적이 있으며, 이때도 센다이평야가 동일본대지진과 비슷하게 침수된 것으로 추측된다는 연구를 발표했다.

이러한 점 등을 고려하여 일본 정부 지진조사위원회는 2011년 11월 24일, 쓰나미 퇴적물 조사 결과를 바탕으로 기원전 4-3세기 경, 기원후 4-5세기 경, 869년 조간 지진, 15세기 경, 2011년의 지진 등 총 5회 지진이 산리쿠에서 보소 반도에 걸쳐 일어났으며 약 600년 주기로 해구형 지진이 오고 있다고 발표했다. 15세기의 지진은 1420년 히타치국의 지진해일 기록 상 남은 지진이거나 1454년 교토 지진 둘 중 하나인 것으로 추측하고 있다. 여기서 869년 조간 지진은 일본 해구 깊은 곳에서 일어났으며, 1896년 메이지 산리쿠 해역 지진은 일본 해구 얉은 곳 두 판의 경계 근처에서 일어난 지진이었기 때문에 이번 2011년의 지진은 '조간 지진과 메이지 산리쿠 해역 지진이 동시에 일어났다'는 연구자도 늘고 있다.

도호쿠 대학의 지진긴급보고회에서 동북아시아 연구센터의 히라카와 아라타 교수는 에도 시대 때 정비된 마을들은 이번 지진의 해일 피해를 입지 않았다고 말했다. 1611년(게이초 11년)일어난 게이초 산리쿠 해역 지진은 동일본대지진과 비슷한 규모로 해일이 들이닥처 침수되어, 이 경험을 바탕으로 역참, 도로 등이 정비되었다라고 말하며, 메이지 시대 이후 이용하는 토지가 넓어지면서 이 때 당시 해일의 경험이 잊혀졌다고 발언했다. 또한 이 보고회에서는 조간지진으로 일어난 지진해일보다 동일본대지진 쓰나미가 규모가 더 컸다는 발표도 있었다.

이시바시 가쓰히코는 일본삼대실록의 기록을 바탕으로 이번 동일본대지진은 조간 지진보다 규모가 더 크고, 진원역도 좀 더 남쪽으로 뻗어있다는 주장을 하였다. 이시바시는 이 주장의 근거로 조간지진에서는 교토(동일본대지진에서 진도 3)와 간토 지방(동일본대지진에서 진도 4-5)에서 지진을 느꼈다는 기록이 없었다는 점을 들었다.

이와테현 오쓰치정에서는 자체 조사를 통하여 동일본대지진으로 인한 지진해일 침수 피해 범위가 메이지 산리쿠 해역 지진 당시 해일로 인한 침수 범위와 거의 비슷하다는 연구 결과를 발표했다.

6. 지진 예측 및 전조 현상

도호쿠 지방 태평양 해역 지진은 지진 예측에 성공하지 못했으며, 거대지진 발생 전에 일어난다는 프리슬립(pre-slip) 현상도 관측되지 않았다. 하지만, 지진 발생 가능성을 시사하는 몇 가지 단서들이 있었다.

== 지진대 공백화 ==
일본의 여러 연구자들은 도호쿠 지방 태평양 해역 지진이 일어나기 전, 장기적 및 단기적 지진 횟수 감소가 모두 일어났음을 증명했다. 이러한 지진의 공백화 이후 전진 활동이 일어났다.

일본통계학연구소의 분석에서는 2007년부터 도호쿠 지방 전역에서 규모 M5 이상의 지진 발생 횟수가 감소했다고 보고했다. 가쓰마타 케이(勝俣啓, 2011)는 1965년부터 2010년까지 규모 M4.5 이상 지진 데이터를 분석한 결과, 본진에서 미끄럼량이 가장 컸던 해구 깊은 쪽의 지진은 약 22년 전인 1989년부터 점차 공백화가 일어나고 있었다고 밝혔다. 마쓰우라 리쓰코(松浦律子, 2011)는 1885년 이후 규모 M6 이상의 지진 목록을 분석한 결과, 2000년부터 지진대의 공백화가 뚜렷하게 보이다 2008년부터는 다시 정상 수준으로 수가 증가하는 모습을 보였다고 밝혔다.

== 전진 활동 ==
본진 발생 이틀 전인 2011년 3월 9일 오전 11시 45분(본진 51시간 전), 본진 진원 북동쪽 50km 지점(북위 38도 19.7분, 동경 143도 16.7분, 깊이 8km)에서 규모 M_w7.3의 산리쿠 해역 지진이 발생했다. 이 전진으로 미야기현 구리하라시, 도메시, 미사토정에서 최대진도 5약의 진동이 관측되었으며, 아오모리현에서 후쿠시마현에 걸친 태평양 연안에 쓰나미 주의보가 발령되어 오후나토시에서 최대 높이 55cm의 쓰나미가 덮쳤다. 다음날인 3월 10일 오전 6시 23분에는 그 근처에서 규모 M6.8, 최대 진도 4의 지진이 일어났는데, 당시에는 이 지진이 최대 여진이라고 생각되었다. 3월 11일 본진이 발생하기 전 당일에도 진도 1 이상의 여진이 계속 관측되었다. 본진 이후 일본 기상청은 3월 9일부터 11일까지의 지진 활동이 "전진 활동"이었을 가능성이 있다고 발표했다. 2011년 2월 13일부터 3월 9일 전진 진원지와 거의 같은 곳에서 최대 규모 M5.5의, 규모 M5급 지진이 산발적으로 계속 일어났던 것으로 밝혀졌다.

본진이 일어나기 약 1개월 전인 2011년 2월 중순부터 본진의 단층파괴 시작점 북쪽에서 느린 지진(Slow earthquake) 현상이 일어나 미소지진이 발생하고 있었는데, 이 느린 지진의 진원지는 본진 진원지를 향해 움직이며 단층 활동을 계속했다. 2월 중순에서 2월 말까지, 그리고 3월 9일 M7.3의 지진이 발생한 후 느린 지진이 일어났으며, 두 차례의 느린 지진으로 방출된 에너지를 모두 합하면 대략 M7.1 규모의 지진이 방출하는 에너지와 비슷하다. 단기간의 느린 지진이 거대한 규모의 본진을 일으키는데 영향을 주었을 가능성에 대해서도 연구하고 있다. 한편 본진 10년 전인 2004년경부터 본진의 단층파괴 시작점 서쪽에서 느린 지진이 일어나고 있었고, 이 "장기간의 느린 지진이 2011년의 본진 발생을 앞당겼다"는 연구도 있다.

지진 규모와 횟수의 상관관계를 나타낸 방정식인 구텐베르크-릭터 법칙에 따르면, 상수 b가 원래 값인 1보다 작으면 '지진 규모에 비해 작은 규모의 여진 횟수가 더 적다'는 것을 의미한다. 3월 9일의 지진에 이 법칙을 적용하면 b가 일본 해구형 지진에서 나오는 상수인 b=0.8보다 더 작은 b=0.47이 나오는데, 이는 3월 9일의 지진이 본진이 아닌 더 큰 지진의 전진이었을 것이라는 가정을 뒷받침한다. 실제로 1960년대부터 2011년까지 지진의 b값은 점차 줄어들고 있었다.

3월 9일의 지진 진원지와 3월 11일의 지진 진원지가 서로 겹치지 않고 이웃해 있기만 하기 때문에, 3월 9일의 지진은 동일본대지진의 전진이 아닌 11일의 지진을 유발한 '유발지진'일 가설도 제기되고 있다.

== 전리층의 총 전자수 변화 ==
홋카이도 대학의 교수 헤키 고스케(日置幸介)는 GEONET(GPS 연속관측망)을 이용한 연구에서 지상 통신국과 GPS 위성이 통신하는 경로 중 진원지 상공에서의 전리층의 최대 전하 밀도와, 고도 약 300km에서 전리층의 총 전자수(TEC)의 변화를 추적한 결과 전하 밀도가 지진 발생 약 40분 전부터 평상시보다 20% 급격히 증가하였다. 이를 지표면에 대입하면 지진 발생 20분 전부터는 진원지를 확실하게 알 수 있었고, 1994년 쿠릴 열도 지진과 2010년 칠레 지진에서도 이와 비슷한 현상이 있었음이 드러라면서 "거대지진이 일어나기 직전 발생을 예측할 수 있는 방법"으로 연구가 되고 있다. 홋카이도 동쪽 해역 지진과 칠레 지진에서도 확인된 사실로 미루어 볼 때 "대규모 지진의 직전 예측에는 유망한 방법"이라고 주장하고 있다.

또한, 일본 전기통신대학 명예교수 하야카와 마사시(早川正士)는 미국 워싱턴주에서 짐 크릭의 250kW로 송출하는 24.8kHz 초장파 방송 신호를 도쿄도 조후시에서 야간 관측을 계속한 결과, 지진 발생 약 5일 전인 3월 5일과 6일 사이 전리층의 크기가 급격하게 작아지는 이상이 있었다는 연구 결과를 내보냈다. 전기통신대학 명예교수인 하야카와 마사시(早川正士)는 미국 워싱턴주 짐 크릭(Jim Creek)의 초장파국 NLK가 250킬로와트로 송출하는 24.8kHz 비콘의 도쿄 조후 야간 연속 관측에서 지진 발생 약 5일 전인 3월 5일과 3월 6일 전리층에서 진폭이 작아지는 이상 현상이 있었다고 밝히고 있다.

== 미끄러짐 손실량의 증가 ==
운동하는 판의 상대적인 평균 속도에서 예상되는 이론적 판의 이동 거리에서 실제 판의 이동 거리를 뺀 것을 '미끄러짐 손실량'이라고 하며, 미야기현 앞바다에서는 이 미끄러짐 손실량이 계속 늘어나고 있던 것으로 추측된다. 즉 판에 쌓이는 압력에 비해서 지진으로 방출되는 에너지가 더 적었으며, 방출되지 않은 압력은 판 안에 계속 쌓이고 있었다. 실제 관측한 값을 보면, 2003년과 2005년 각각 미야기현 앞바다에 지진이 있었으나 이 두 차례의 지진은 1978년 지진으로 방출한 에너지보다 더 적었던 것으로 추측하고 있다. 또한 해구 부근에서는 미끄러진 거리가 50m를 넘었는데, 마쓰자와 박사는 판 사이에서 움직이는 속도가 연간 8cm인 것을 생각하면 대략 600년분의 미끄러짐 손실량이 한번의 지진으로 방출한 것이라고 주장하고 있다.

6.1. 지진대 공백화

일본의 여러 연구자들은 도호쿠 지방 태평양 해역 지진이 일어나기 전, 장기적 및 단기적 지진 횟수 감소가 모두 일어났음을 증명했다. 이러한 지진의 공백화 이후 전진 활동이 일어났다.

일본통계학연구소의 분석에서는 2007년부터 도호쿠 지방 전역에서 규모 M5 이상의 지진 발생 횟수가 감소했다고 보고했다. 가쓰마타 케이(勝俣啓, 2011)는 1965년부터 2010년까지 규모 M4.5 이상 지진 데이터를 분석한 결과, 본진에서 미끄럼량이 가장 컸던 해구 깊은 쪽의 지진은 약 22년 전인 1989년부터 점차 공백화가 일어나고 있었다고 밝혔다. 마쓰우라 리쓰코(松浦律子, 2011)는 1885년 이후 규모 M6 이상의 지진 목록을 분석한 결과, 2000년부터 지진대의 공백화가 뚜렷하게 보이다 2008년부터는 다시 정상 수준으로 수가 증가하는 모습을 보였다고 밝혔다.

6.2. 전진 활동

본진 발생 이틀 전인 2011년 3월 9일 오전 11시 45분(본진 51시간 전), 본진 진원 북동쪽 50km 지점(북위 38도 19.7분, 동경 143도 16.7분, 깊이 8km)에서 규모 M_w7.3의 산리쿠 해역 지진이 발생했다. 이 전진으로 미야기현 구리하라시, 도메시, 미사토정에서 최대진도 5약의 진동이 관측되었으며, 아오모리현에서 후쿠시마현에 걸친 태평양 연안에 쓰나미 주의보가 발령되어 오후나토시에서 최대 높이 55cm의 쓰나미가 덮쳤다. 다음날인 3월 10일 오전 6시 23분에는 그 근처에서 규모 M6.8, 최대 진도 4의 지진이 일어났는데, 당시에는 이 지진이 최대 여진이라고 생각되었다. 3월 11일 본진이 발생하기 전 당일에도 진도 1 이상의 여진이 계속 관측되었다. 본진 이후 일본 기상청은 3월 9일부터 11일까지의 지진 활동이 "전진 활동"이었을 가능성이 있다고 발표했다. 2011년 2월 13일부터 3월 9일 전진 진원지와 거의 같은 곳에서 최대 규모 M5.5의, 규모 M5급 지진이 산발적으로 계속 일어났던 것으로 밝혀졌다.

본진이 일어나기 약 1개월 전인 2011년 2월 중순부터 본진의 단층파괴 시작점 북쪽에서 느린 지진(Slow earthquake) 현상이 일어나 미소지진이 발생하고 있었는데, 이 느린 지진의 진원지는 본진 진원지를 향해 움직이며 단층 활동을 계속했다. 2월 중순에서 2월 말까지, 그리고 3월 9일 M7.3의 지진이 발생한 후 느린 지진이 일어났으며, 두 차례의 느린 지진으로 방출된 에너지를 모두 합하면 대략 M7.1 규모의 지진이 방출하는 에너지와 비슷하다. 단기간의 느린 지진이 거대한 규모의 본진을 일으키는데 영향을 주었을 가능성에 대해서도 연구하고 있다. 한편 본진 10년 전인 2004년경부터 본진의 단층파괴 시작점 서쪽에서 느린 지진이 일어나고 있었고, 이 "장기간의 느린 지진이 2011년의 본진 발생을 앞당겼다"는 연구도 있다.

지진 규모와 횟수의 상관관계를 나타낸 방정식인 구텐베르크-릭터 법칙에 따르면, 상수 b가 원래 값인 1보다 작으면 '지진 규모에 비해 작은 규모의 여진 횟수가 더 적다'는 것을 의미한다. 3월 9일의 지진에 이 법칙을 적용하면 b가 일본 해구형 지진에서 나오는 상수인 b=0.8보다 더 작은 b=0.47이 나오는데, 이는 3월 9일의 지진이 본진이 아닌 더 큰 지진의 전진이었을 것이라는 가정을 뒷받침한다. 실제로 1960년대부터 2011년까지 지진의 b값은 점차 줄어들고 있었다.

3월 9일의 지진 진원지와 3월 11일의 지진 진원지가 서로 겹치지 않고 이웃해 있기만 하기 때문에, 3월 9일의 지진은 동일본대지진의 전진이 아닌 11일의 지진을 유발한 '유발지진'일 가설도 제기되고 있다.

6.3. 전리층의 총 전자수 변화

홋카이도 대학의 교수 헤키 고스케(日置幸介)는 GEONET(GPS 연속관측망)을 이용한 연구에서 지상 통신국과 GPS 위성이 통신하는 경로 중 진원지 상공에서의 전리층의 최대 전하 밀도와, 고도 약 300km에서 전리층의 총 전자수(TEC)의 변화를 추적한 결과 전하 밀도가 지진 발생 약 40분 전부터 평상시보다 20% 급격히 증가하였다. 이를 지표면에 대입하면 지진 발생 20분 전부터는 진원지를 확실하게 알 수 있었고, 1994년 쿠릴 열도 지진과 2010년 칠레 지진에서도 이와 비슷한 현상이 있었음이 드러라면서 "거대지진이 일어나기 직전 발생을 예측할 수 있는 방법"으로 연구가 되고 있다. 홋카이도 동쪽 해역 지진과 칠레 지진에서도 확인된 사실로 미루어 볼 때 "대규모 지진의 직전 예측에는 유망한 방법"이라고 주장하고 있다.

또한, 일본 전기통신대학 명예교수 하야카와 마사시(早川正士)는 미국 워싱턴주에서 짐 크릭의 250kW로 송출하는 24.8kHz 초장파 방송 신호를 도쿄도 조후시에서 야간 관측을 계속한 결과, 지진 발생 약 5일 전인 3월 5일과 6일 사이 전리층의 크기가 급격하게 작아지는 이상이 있었다는 연구 결과를 내보냈다. 전기통신대학 명예교수인 하야카와 마사시(早川正士)는 미국 워싱턴주 짐 크릭(Jim Creek)의 초장파국 NLK가 250킬로와트로 송출하는 24.8kHz 비콘의 도쿄 조후 야간 연속 관측에서 지진 발생 약 5일 전인 3월 5일과 3월 6일 전리층에서 진폭이 작아지는 이상 현상이 있었다고 밝히고 있다.

6.4. 미끄러짐 손실량의 증가

운동하는 판의 상대적인 평균 속도에서 예상되는 이론적 판의 이동 거리에서 실제 판의 이동 거리를 뺀 것을 '미끄러짐 손실량'이라고 하며, 미야기현 앞바다에서는 이 미끄러짐 손실량이 계속 늘어나고 있던 것으로 추측된다. 즉 판에 쌓이는 압력에 비해서 지진으로 방출되는 에너지가 더 적었으며, 방출되지 않은 압력은 판 안에 계속 쌓이고 있었다. 실제 관측한 값을 보면, 2003년과 2005년 각각 미야기현 앞바다에 지진이 있었으나 이 두 차례의 지진은 1978년 지진으로 방출한 에너지보다 더 적었던 것으로 추측하고 있다. 또한 해구 부근에서는 미끄러진 거리가 50m를 넘었는데, 마쓰자와 박사는 판 사이에서 움직이는 속도가 연간 8cm인 것을 생각하면 대략 600년분의 미끄러짐 손실량이 한번의 지진으로 방출한 것이라고 주장하고 있다.

7. 여진 및 유발지진 활동

도호쿠 지방 태평양 해역 지진 발생 이후, 일본은 수많은 여진을 경험했다. 2011년 3월 11일 본진 이후 규모 6.0 M_w 이상의 여진이 80회 이상, 규모 7.0 M_w 이상의 여진이 여러 차례 발생했으며, 1,000회가 넘는 여진이 기록되었다. 3월 11일 당일에만 규모 7.4 M_w, 7.9 M_w, 7.7 M_w의 강력한 여진이 연달아 발생했다.

한 달 뒤인 4월 7일에는 센다이 해안에서 66km 떨어진 해저에서 규모 7.1 M_w의 대규모 여진이 발생했다. 이 지진으로 최소 4명이 사망하고, 히가시도리 원자력 발전소와 록카쇼 재처리 시설의 외부 전력 공급이 중단되는 등 일본 북부 대부분 지역에 정전 피해가 발생했다. 4월 11일에는 후쿠시마에서 또 다른 규모 7.1 M_w 여진이 발생하여 3명이 사망하는 등 추가 피해가 발생했다.

2012년 12월 7일에는 규모 7.3 M_w의 대규모 여진으로 소규모 쓰나미가 발생했고, 2013년 10월 26일에도 규모 7.1 M_w 여진 후 소규모 쓰나미가 관측되었다. 2012년 3월 16일 기준으로 규모 4.0 이상의 여진은 총 1887회였으며, 2016년 3월 11일 기준으로 일본 기상청은 규모 5.0 M_w 이상의 여진 869회, 규모 6.0 M_w 이상 118회, 규모 7.0 M_w 이상 9회를 기록했다. 이러한 여진의 발생은 일본 전역의 건강 악화와 관련이 있는 것으로 나타났다.

2021년 2월 13일에는 센다이 해안에서 규모 7.1~7.3 지진이 발생하여 미야기현과 후쿠시마현에서 1명이 사망하고 185명이 부상을 입는 피해가 발생했다.

8.

8.0.1. 여진 활동의 다발

여진 활동은 매우 활발하여, 본진으로부터 1시간도 채 지나지 않아 M7 이상의 강한 지진이 잇따라 3회 발생했다. 이 중 본진 30분 후인 15시 15분에는 이바라키현 앞바다를 진원으로 하는 M7.6의 최대 여진이 발생하여 이바라키현 호코타시 도우마에서 진도 6강을 관측했다. 본진 직후, 도호쿠대학 지진·화산 예지 연구 관측 센터가 설치했던 지진계의 3할이 파괴되거나 통신 회선이 두절되는 등의 피해로 센터는 여진 관측 데이터를 받을 수 없게 되어 일본 기상청이 발표하는 지진 정보 및 긴급지진속보에 차질이 생기는 사태가 되었다.

일련의 여진은 이와테현 앞바다에서 이바라키현 앞바다까지 약 200km의 폭, 약 500km의 길이 범위를 진원으로 하고 있다. 3월 중에 M5 이상의 여진은 479회, 진도 1 이상의 여진은 3,016회 발생했다. 2021년 3월 6일까지 관측된 것을 보면 M5 이상이 990회, M6 이상이 135회, M7 이상이 11회, 최대 진도 4 이상이 429회, 최대 진도 1 이상이 14,710회 있었다. M5 이상 여진의 횟수는 일본 관측 사상 최대였던 1994년 홋카이도 동쪽 해역 지진의 4~5배에 달하는 기록적인 속도로 증가하고 있으며, 2004년 수마트라섬 해역 지진(Mw9.1)이나 2010년 칠레 지진(Mw8.8)의 여진 활동과 비교해도 활발하다. 특히 후쿠시마현 하마도리에서 이바라키현 북부에 걸쳐서는 4월 11일 지진을 최대로 하여 활발한 지진 활동이 관측되었고, M3 이상의 지진은 2012년 8월까지 1600회를 넘었다.

또한 발생 수뿐만 아니라 단독으로 피해를 가져올 만한 큰 여진이 시간이 지나도 자주 발생하는 것도 이 지진의 특징이다. 본진으로부터 약 1개월이 지난 4월 7일에는 미야기현 앞바다를 진원으로 하는 M7.2, 최대 진도 6강의 여진이 발생하여 4명이 사망했다. 또한 4월 11일에는 후쿠시마현 하마도리를 진원으로 하는 M7.0, 최대 진도 6약의 여진(2011년 4월 후쿠시마현 하마도리 지진)이 발생하여 4명이 사망했다. 본진으로부터 1년이 지난 후에도 활발한 여진 활동이 계속되어 2012년 3월 14일에는 지바현 동쪽 앞바다를 진원으로 하는 M6.1, 최대 진도 5강의 여진이 발생하여 1명이 사망했다. 2012년 12월 7일에는 산리쿠 앞바다를 진원으로 하는 M7.3, 최대 진도 5약의 여진이 발생하여 최대 98cm의 쓰나미가 관측되었고 3명이 사망했다. 2016년 11월 22일에는 후쿠시마현 앞바다를 진원으로 하는 M7.4, 최대 진도 5약의 여진이 발생하여 최대 1.4m의 쓰나미가 관측되었다. 2021년 2월 13일에는 후쿠시마현 앞바다를 진원으로 하는 M7.3, 최대 진도 6강의 여진이 발생하여 1명이 사망했다. 이 외에도 2011년 7월 10일, 2013년 10월 26일, 2014년 7월 12일에도 M7 이상의 여진이 발생했다.

8.0.2. 광역적 여진

본진 이후 일어나고 있는 여진은 이와테현 앞바다부터 이바라키현 앞바다까지 동서 200km, 남북 500km의 일본 해구 동쪽의 영역에서 일어나고 있다. 여진의 대부분은 본진과 비슷한 해구형 지진(판 경계에서의 지진)이지만, 진원역 서쪽 지각의 얉은 곳에서는 육지지각 내 지진(내륙 직하형 지진, 대륙판 내 지진)이 일어나고, 진원역 서쪽 지각 깊은 곳에서는 심발지진이 일어나고 있으며, 해구 동쪽 지역에서는 해양지각 내 지진(아우터라이즈 지진)도 일어나고 있다. 특히, 일본 해구 동쪽 융기 지대에서는 본진으로 인한 지각변동의 영향으로 여진이 일어날 경우 후술할 내용처럼 지진의 규모가 더 커질 수도 있다는 주장도 나왔다. 이 밖에도 진원역에서 수백 km 떨어진 곳에서도 규모 M6 이상의 비교적 큰 지진이 일어나고 있으며, 거대 지진으로 인한 지각변동으로 여러 곳에서 지진이 일어날 수도 있다는 주장도 있다.

8.1. 유발지진

본진은 진원역에서 멀리 떨어진 곳에서도 여진과 비슷한 지진을 일으켰다. 큰 관점에서는 이와 같은 지진도 거대지진의 지진 활동의 일부에 속해 있는 것으로 분류하고, 진원역 내에서 일어나는 여진과는 구분하여 유발지진 또는 "광의적 여진"이라고 부르고 있다. 여러 전문가들은 이번 동일본대지진이 도호쿠 지방을 중심으로 지각 변동이나 응력 변화를 일으켜 다른 곳에도 지진을 일으켰을 가능성이 있다고 밝히고 있다.

이 지진에서는 진원역에서 멀리 떨어진 곳에서도 피해 지진(원격 유발지진)이 발생했다. 이것들도 큰 관점에서는 일련의 지진 활동에 포함된다고 생각되고 있으며, 진원역에서 발생하는 여진과 구별하여 「유발지진」이나 「광의의 여진」이라고 불리고 있다. 여러 전문가들이 이 지진에 의해 동일본을 중심으로 지각 변동과 응력의 변화가 생겨 지진 발생이 촉진된 지역이 있다는 견해를 발표하고 있다.

3월 12일 새벽에는 나가노현 북부에 규모 M6.7, 최대진도 6강의 지진이 일어났고, 이후 최대 진도 6약의 지진이 두차례 더 일어나는 등 나가노현 북부와 니가타현 주에쓰 지방에 활발한 지진 활동이 일어났다. 3월 15일 밤에는 시즈오카현 동부에 규모 M6.4, 최대 진도 6강의 지진이 일어났다.

8.1.1. 표면파로 인한 동적 유발지진

일본 가나가와현 하코네정의 하코네 화산 지하 얕은 곳에서는 본진의 흔들림이 계속되었던 14시 59분부터 50분동안 규모 M3.8-4.2의 지진이 4차례 연달아 일어났다. 가나가와현 온천지학연구소의 지진계 분석을 통해 본진의 흔들림이 하코네산 지진과 합쳐져 가나가와현 지역에서는 최대진도 6약의 흔들림이 있었던 것으로 밝혀졌다. 진원지는 하코네산 고마가타케-오와쿠다니 지하 2-6km 지점이었고, 규모는 M4 정도였기 때문에 강한 흔들림은 0.5초 동안만 이어졌다. 하코네 화산 지진은 하코네산의 단층이 본진의 영향을 받기 쉬운 방향에 있었기 때문에 본진으로 생긴 장주기 표면파가 단층을 자극하여 유발한 지진으로 보고 있다. 하코네 화산 지진은 하코네 산에 본진의 표면파가 도달한 직후 일어났으며, 본진 지진파가 지반에 쌓인 응력을 변화시켜 생긴 동적 유발지진으로 추측된다.

8.1.2. 본진 이후 대륙판 내부 유발지진

3월 12일 새벽에는 나가노현 북부에 규모 M6.7, 최대진도 6강의 지진이 일어났고, 이후 최대 진도 6약의 지진이 두차례 더 일어나는 등 나가노현 북부와 니가타현 주에쓰 지방에 활발한 지진 활동이 일어났다. 3월 15일 밤에는 시즈오카현 동부에 규모 M6.4, 최대 진도 6강의 지진이 일어났다. 이 여진들은 내륙 활단층에서 일어난 지진이며, 3월 12일 일본 기상청은 "태평양 연안에서 일어난 본진하고 직접적인 관계는 없으나, 본진으로 생긴 지각 변동으로 일어난 지진일 수도 있다"며 앞으로도 진도 6약 정도의 여진이 계속 일어날 수 있다고 발표했다.

8.1.3. 본진 이후 판 경계의 유발지진

북아메리카판과 필리핀해판이 서로 맞물려 가라앉아 있는 간토 남부 연안과 판이 지하 50-100km에 가라앉아 있는 이바라키현 남부는 이전부터 지진 다발 지역이였으나 동일본대지진 이후 유발지진이 많이 일어났다. 3월 24일(M4.8)과 4월 2일(M5.0)의 지진은 북아메리카판에 섭입한 필리핀해판 경계 부근에서 일어났으나 4월 16일(M5.9)과 7월 15일(M5.4)의 지진은 필리핀해판 아래에 가라앉은 태평양판과의 판 경계에서 일어났으며 진원지인 판 경계가 서로 달랐다. 모두 진원지는 내륙 쪽이였으나, 이 여진들은 전부 판 경계에서 일어난 해구형 지진으로 분류되었다.

8.1.4. 느린 지진 현상의 발생

지바현 보소반도 앞바다에서는 1987년 지바현 동쪽 해역 지진 이후 명확한 진동을 일으키지 않는 미약한 느린 지진 현상이 원래는 6년마다 한 번 꼴로 일어났으나, 동일본대지진 이후에는 느린 지진 현상이 일어난 지 4년밖에 채 지나지 않았음에도 이 현상이 일어났다. 이 활동으로 방출한 총 에너지량을 합치면 모멘트 규모 M_w6.5의 지진과 맞먹을 것으로 추측하고 있다.
치바현 보소반도 앞바다에서는 명확한 진동을 수반하지 않는 슬로우스립이 유발되어, 종래에는 평균 6년 간격으로 발생했지만, 전회 발생으로부터 4년 만에 발생했다. (「1987년 지바현 동쪽 앞바다 지진#치바현 동쪽 앞바다의 슬로우스립 현상」도 참조). 이 활동의 총 방출 에너지량은 모멘트 규모 Mw6.5로 추정된다.

9. 지각변동

일본 북동부 지역의 일부는 북미 쪽으로 최대 2.4m 이동했으며, 일본 영토의 일부 지역이 이전보다 넓어졌다. 진앙에 가장 가까운 지역의 변화가 가장 컸다. 약 400km에 달하는 해안선이 수직으로 0.6m 가라앉아 쓰나미가 육지로 더 멀리, 더 빠르게 진입할 수 있었다. 초기 추정에 따르면 태평양판이 최대 20m 서쪽으로 이동했을 수 있으며, 또 다른 초기 추정치는 최대 40m의 미끄러짐이 있었다고 한다. 4월 6일, 일본 해상보안청은 지진으로 진앙 근처 해저가 24m 이동했고, 미야기현 연안의 해저가 3m 상승했다고 밝혔다. 2011년 12월 2일 Science에 게재된 일본 해양과학기술기구의 보고서에 따르면, 진앙과 일본 해구 사이 지역의 해저는 지진으로 인해 동남동쪽으로 50m 이동하고 약 7m 상승했다. 이 보고서는 또한 지진으로 인해 영향을 받은 지역의 해저에서 여러 차례의 대규모 산사태가 발생했다고 밝혔다.

지구의 자전축은 10cm에서 25cm 사이로 추정된다. 이러한 편차는 일일 길이, 지구의 기울기, 챈들러 요동을 포함한 여러 가지 작은 행성 변화를 초래했다. 지구 질량의 재분배로 인해 지구 자전 속도가 빨라져 하루가 1.8 마이크로초 단축되었다. 축 이동은 지구 표면의 질량 재분배로 인해 발생했으며, 이는 행성의 관성모멘트를 변화시켰다. 각운동량 보존 때문에 이러한 관성의 변화는 지구 자전 속도의 작은 변화를 초래한다. 이러한 변화는 이 규모의 지진에 대한 예상되는 변화이다. 지진은 또한 GOCE 위성 궤도의 변화에 의해 감지된 저주파 음파를 발생시켜 우연히 최초의 궤도 지진계가 되었다.

지진 후, 후지산의 마그마 방 지붕에 균열이 발생한 것으로 관찰되었다.

노르웨이 송네 피오르에서 관찰된 세이시는 지진으로 발생한 원거리 S파와 러브파로 인한 것이다. 이러한 세이시는 주요 충격이 일본을 강타한 후 약 30분 후에 발생하기 시작하여 3시간 동안 계속되었으며, 최대 1.5미터 높이의 파도가 관찰되었다.

토양 액상화는 도쿄 주변 매립지, 특히 우라야스시, 지바시, 후나바시시, 나라시노시(지바현) 및 도쿄의 고토구, 에도가와구, 미나토구, 주오구, 오타구에서 분명했다. 약 30채의 주택이나 건물이 파괴되었고 1,046채의 다른 건물이 다양한 정도로 손상되었다. 대부분 매립지에 건설된 인근 하네다 공항은 피해를 입지 않았다. 오다이바에서도 액상화 현상이 발생했지만 피해는 미미했다.

규슈의 화산인 신모에다케는 지진 3일 후 분화했다. 이 화산은 2011년 1월에도 분화했으며, 이후 분화가 지진과 관련이 있는지는 알 수 없다. 남극에서는 지진의 지진파로 인해 윌런스 빙하가 약 0.5m 미끄러졌다는 보고가 있다.

지진이 지구 자전에 이처럼 극적인 변화를 일으켰다는 것을 국제 연구원들이 처음 알게 된 것은 전 세계의 GPS(Global Positioning Satellite) 관측소를 모니터링하는 미국 지질조사국(USGS)을 통해서였다. 조사팀은 지진 현장 근처에 여러 GPS 모니터를 설치했다. 진앙에 가장 가까운 GPS 관측소는 거의 4m 이동했다. 이는 정부 연구원들이 지진이 행성에 미친 대규모 영향에 대해 다른 방식으로 조사하도록 자극했다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 계산에 따르면 지진으로 인해 지구 자전이 변화하여 하루가 1.8 마이크로초 짧아졌다.

=== 지진 활동의 변화 ===
본진의 미끄럼량이 컸던 일본 해구의 해구 쪽 부근에서, 판 경계보다 깊은 곳의 해양판 내에서는 여진이 계속 이어지고 있으나 판 경계의 역단층형 여진은 매우 적은 편이다. 이러한 현상이 일어나고 있는 원인으로는, 첫 번째로 본진 미끄럼량이 컸던 곳에서는 판의 응력이 충분히 방출되었지만 그 주변 지역은 본진과 그로 이어진 지각변동으로 인해 응력이 쌓여 여진이 계속 일어나고 있다는 추측이 있다. 두 번째로는 보통 판 사이의 접합력은 매우 크기 때문에 본진이 일어난 이후 판 사이가 바로 붙어버려 움직이지 않을 것이라는 추측이 있다.

또한 진원지와 가까운 곳에서 대규모의 유발지진이 일어날 가능성에 대해서도 제기됐다. 일본해양연구개발기구(JAMSTEC)가 2011년 4월부터 진행한 미야기현, 후쿠시마현 먼바다, 일본 해구 동쪽 해구 바깥쪽 융기지역에 설치한 해저 지진계 조사 결과, 깊이 약 20km 지점의 얉은 곳, 본진 이전 정단층형 지진이었던 곳은 변화가 없었으나, 깊이 약 40km 이상 지점의 깊은 곳 본진 이전 역단층형 지점이었던 곳은 본진이 일어난 이후 정단층형으로 바뀌어가고 있었다. 본진의 영향으로 판 내부에서 응력을 받는 방향이 바뀌었을 가능성도 있으며, 지금까지와 달리 판 내 깊은 부분에도 응력이 쌓여 판 내에서 규모 M8급의 판내지진이 일어날 수 있다는 우려도 나오고 있다. 일본 해구 동쪽처럼 해양판이 아래로 섭입해 가라앉아있는 곳에서 일어나는 지진은 아우터라이즈 지진이라고 하여, 큰 지진해일이 일어나더라도 실제 지진의 흔들림은 적은 편인데 이는 "쓰나미 지진"과도 비슷한 특징이 있어 피난하는 시간이 늦어져 피해가 더 커질 우려가 있다. 본진 40분 후인 15시 25분에 일어난 규모 M7.5의 여진이 이런 류의 지진에 해당하며, 과거에의 1933년 쇼와 산리쿠 해역 지진도 이러한 특징을 가져 피해가 더 커졌다.

=== 지반 이동 및 지반 침하 ===
본진과 여진을 포함한 여효변동으로 큰 지각변동이 일어났다. 도호쿠 지방 전역이 동쪽으로 10cm 이상 이동하는 등 그 영향은 매우 컸다. 도호쿠에서 간토, 고신에쓰에 이르는 도호쿠 일본의 지각은 평소 태평양판의 섭입으로 서쪽 방향의 압축력을 받고 있었으나, 도호쿠 지방 태평양 해역 지진과 그 후의 여효변동에서는 오히려 동쪽 방향의 인장력을 받고 있어 지진 활동의 변화가 우려되고 있다. 육지 쪽 태평양판 위의 진원 부근에서는 융기가, 진원의 서쪽에서는 침강이 발생했기 때문에, 도호쿠에서 간토에 이르는 태평양 연안에서는 잇따라 지반 침하가 일어나 2차 피해를 야기했다. 진원에 가까운 곳에서는 더 큰 지각변동이 일어나고 있으며, 연구에 따르면 진원에 가까운 해저에서 동쪽으로 추정 50m 이상이라는 세계 지진 관측 사상 유례없는 급격한 이동이 발생했다.

일본 국토지리원 추정에 따른 수직 방향의 최대 이동 지점은 미야기현 이시노마키시 아유카와하마(鮎川浜)의 전자기준점 부속표 “오가(牡鹿)”에서 1.14m 침강이다. 수평 방향의 최대 이동 지점은 미야기현 오나가와정 에노시마(江ノ島)의 이등삼각점 “에노시마(江ノ島)”에서 남동쪽으로 5.85m 이동했다. 또한, 이와테현 리쿠젠타카타시에서 4.473m, 도쿄도 아다치구에서 0.41m 이동했다. 더 먼 곳으로는 니가타현 무라마쓰시(村上市) 1.41m, 이시카와현 와지마시 0.58m, 후쿠이현 가쓰야마시 0.26m, 기후현 히다시에서 0.33m 이동했다. 3월 12일 나가노현 북부 지진 (M6.7)은 수평 이동 0.92m의 장소에서 발생하고 있다. 일본의 모든 지도(경위도(経緯度))의 기준이 되는 도쿄도 미나토구 아자부다이(麻布台)(타누키아나(狸穴))에 있는 일본경위도원점이 동쪽으로 약 27.67cm 이동했다. 또한, 국회 전정에 있는 일본수준원점이 24mm만큼 침강했다.

일본 우주항공연구개발기구의 육지 관측 기술 위성(ALOS) ‘다이치’ 합성개구레이다 비교 연구에서도 일본 본토에 광범위한 지각 변동이 있었던 것이 확인되었다. 일본 해상보안청이 발표한 해저기준점(해저에 설치한 전자기준점) 데이터를 분석한 결과, 본진 진원역 바로 위에 있는 "미야기현 앞바다 1" 점이 동남동쪽으로 약 24m 이동하고 최대 3m 융기했다. 그 외에도 "미야기현 앞바다 2" 점은 동쪽으로 15m 이동하고 60cm 침강하였으며 "후쿠시마현 앞바다" 점은 동쪽으로 약 5m 이동하였다. "미야기현 앞바다 1" 점은 본진만으로 약 20m 정도 이동한 것으로 보이며, 이 값을 통해 해상에서의 지각 변동 이동은 육지의 약 4배 이상인 것으로 확인되었다. 미야기현 앞바다의 태평양판 이동은 본진 전에는 연간 8.3cm 정도였으나, 2012년 9월 이후에는 연간 18cm로 증가했다.

본진으로 일어난 지진 해일이 육지로 거슬러 올라온 것 외에도, 광범위한 지역에 지반 침하 현상이 일어나 도호쿠 지방 태평양 연안 지역이 일부 수몰되었다. 지진 해일 및 지반 침하로 수몰된 영역은 아오모리현부터 지바현까지 대략 561km²의 넓이 지역이다. 2011년 4월 5일부터 10일까지 3개 현 13개 시정촌 28개 기준점, 삼각점, 전자기준점의 높이차를 분석하여 다음과 같은 침하 깊이를 발표하였다.

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📌 열 고정 해제

이와테현		미야기현		후쿠시마현
시정촌	지반 침하 깊이	시정촌	지반 침하 깊이	시정촌	지반 침하 깊이
미야코시	0.50m	게센누마시	0.74m	소마시	0.29m
야마다정	0.53m	미나미산리쿠정	0.69m
오쓰치정	0.35m	오시카	1.2m
가마이시시	0.66m	이시노마키시	0.78m
오후나토시	0.73m	히가시마쓰시마시	0.43m
리쿠젠타카타시	0.84m	이와누마시	0.47m

지진 후에도 지각 변동이 계속해서 일어나, GEONET을 통한 조사에서 본진이 일어나자 침강한 이바라키현-미야기현 연안은 지진 2년 이후 다시 융기하여 부분적으로 회복하였으나, 산리쿠 북부 지역은 아직도 침강이 계속되고 있다. 본진 4년 후인 2015년 2월 GPS를 통한 지질 조사 결과에서는 지반이 상당히 많이 융기한 것으로 밝혀졌다. 침강한 깊이 그 이상으로 융기한 곳도 있어서, 어업 종사자들은 높은 암벽 지형에 어려움을 겪고 있다. 주요 융기 지점은 다음과 같다.

* 38cm - 미야기현 이시노마키시 요리소하마
* 36cm - 미야기현 오나가와정 오나가와하마
* 32cm - 미야기현 히가시마쓰시마시 야마토
* 29cm - 미야기현 미나미산리쿠정 시쓰카와
* 21cm - 미야기현 게센누마시 사사가진
* 19cm - 이와테현 오후나토시 아카사키정

=== 지구 자전의 영향 ===
동일본대지진으로 지구의 자전축이 10cm에서 25cm정도 이동했다. 이 변화로 하루의 길이, 지구의 기울기가 약간 바뀌었고, 챈들러 요동이 일어났다. 지구 자전축이 바뀌면서 질량중심이 움직이며 지구의 관성 모멘트가 바뀌어 지구의 자전 속도가 빨라져, 하루의 길이(평균태양시)가 약 1.8µs(마이크로초) 짧아졌다. NASA 제트추진연구소(Jet Propulsion Laboratory)의 지구물리학자인 리처드 그로스(Richard Gross)에 따르면, 동일본 대지진으로 인해 지구의 형태 중심축이 약 17cm 이동하고, 지구의 자전이 아주 약간 빨라져 하루의 길이(LOD(Length of Day))가 1.8µs(마이크로초) 단축되었다.

유사한 현상은 다른 동일 규모의 대규모 지진 발생 시에도 나타났는데, 2004년 수마트라 대지진의 경우 형태 중심축이 약 7cm 이동하고 하루는 6.8µs 단축되었다. 또한, 2010년 칠레 지진에서는 형태 중심축이 약 8cm 이동하고 하루는 1.26µs 단축되었다. 즉, 동일본 대지진에서는 수마트라 지진과 칠레 지진의 두 배 이상 형태 중심축이 이동한 것이다.

지진은 또한 GOCE 위성 궤도의 변화에 의해 감지된 저주파 음파를 발생시켜 우연히 최초의 궤도 지진계가 되었다.

=== 부진동 현상 ===
도호쿠 지방 태평양 해역 지진의 본진이 시작하고 나서부터 끝날 때까지 수 분 동안, 닫힌 수역의 수면이 느리면서 크게 요동치는 현상인 부진동(세이시, Seiches^영어)가 관측되었다. 일본 내 최소 2곳에서 이 현상을 관측했는데, 사이 호가 1-2분을 주기로 수면이 1m 정도 요동쳤으며 아시노호도 느린 주기로 수면이 1m 정도 요동쳤다. 이 현상이 일어난 원인은 장주기 지진동으로 인한 지각 변동 때문인 것으로 추측된다. 또한, 노르웨이 송네 피오르 가운데에 있는 레이캉에르도 이같은 현상이 관측되었으며, 캐나다 뉴펀들랜드섬에서도 같은 시기 우물의 수위가 급격하게 변동하였다.

지진 당일, 노르웨이의 여러 피오르에서는 물이 마치 끓는 듯이 격렬하게 움직이며 해안으로 파도가 밀려왔다. 특히 송네피오르에서는 이 현상이 영상에 담길 정도로 두드러졌다. 2년간의 연구 끝에 과학자들은 대규모 지진이 수천 킬로미터 떨어진 곳에서도 이러한 예상치 못한 세이시 파를 발생시켰다는 결론을 내렸다.

=== 화산 활동 ===
도호쿠 지방, 간토 지방, 주부 지방, 이즈 제도를 중심으로 일본 각지의 화산 지형에서 화산성 지진이 일어나는 것이 관측되었으나 화산이 분화한다는 징조는 보이지 않고 점차 안정을 찾아갔다. 그러나 871년 초카이산 분화, 1707년 후지산 분화(호에이 대분화), 1991년 피나투보산 분화, 2006년 므라피산 분화 등 역사적인 사건을 볼 때 분화가 일어날 가능성에 대해서도 주의하고 있다. 지진 3일 후인 3월 14일 신모에 봉이 분화했으나, 동일본대지진과 연관이 있는지는 확인되지 않았다.

=== 토지 액상화 ===
본진이 일어난 후 도호쿠 지방의 광범위한 지역에 토지 액상화 현상이 일어났다. 특히 간척지가 많은 지바현 우라야스시는 도시의 85%가 액상화 피해를 입었다. 도쿄만에 인접한 지바시, 후나바시시, 나라시노시, 도쿄도 고토구 신키바, 에도가와구, 미나토구, 주오구, 오타구, 가나가와현 요코하마시 가나자와구, 가와사키시 외에도 하천 주변을 개발한 저지대인 지바현 가토리시, 아비코시, 이바라키현 히타치나카시, 가미스시, 이타코시, 이나시키시, 사이타마현 구키시 남부, 미야기현 오사키시가 토지 액상화 피해를 입었다.

간토 지방의 흔들림 가속도 자체는 크지 않았으나, 규모에 비례하는 형태로 장주기 지진동이 컸고 이 장주기 진동이 이후 오랫동안 계속된 큰 여진의 다발로 이어지면서 토지 액상화 현상이 커졌다고 분석하고 있다.

동일본대지진으로 토지 액상화가 일어난 피해 지역의 총 면적은 42km²로, 2011년 크라이스트처치 지진 당시 토지 액상화 피해 면적 34km²를 넘는 최악의 액상화 피해가 일어났다.

9.1. 지진 활동의 변화

본진의 미끄럼량이 컸던 일본 해구의 해구 쪽 부근에서, 판 경계보다 깊은 곳의 해양판 내에서는 여진이 계속 이어지고 있으나 판 경계의 역단층형 여진은 매우 적은 편이다. 이러한 현상이 일어나고 있는 원인으로는, 첫 번째로 본진 미끄럼량이 컸던 곳에서는 판의 응력이 충분히 방출되었지만 그 주변 지역은 본진과 그로 이어진 지각변동으로 인해 응력이 쌓여 여진이 계속 일어나고 있다는 추측이 있다. 두 번째로는 보통 판 사이의 접합력은 매우 크기 때문에 본진이 일어난 이후 판 사이가 바로 붙어버려 움직이지 않을 것이라는 추측이 있다.

또한 진원지와 가까운 곳에서 대규모의 유발지진이 일어날 가능성에 대해서도 제기됐다. 일본해양연구개발기구(JAMSTEC)가 2011년 4월부터 진행한 미야기현, 후쿠시마현 먼바다, 일본 해구 동쪽 해구 바깥쪽 융기지역에 설치한 해저 지진계 조사 결과, 깊이 약 20km 지점의 얉은 곳, 본진 이전 정단층형 지진이었던 곳은 변화가 없었으나, 깊이 약 40km 이상 지점의 깊은 곳 본진 이전 역단층형 지점이었던 곳은 본진이 일어난 이후 정단층형으로 바뀌어가고 있었다. 본진의 영향으로 판 내부에서 응력을 받는 방향이 바뀌었을 가능성도 있으며, 지금까지와 달리 판 내 깊은 부분에도 응력이 쌓여 판 내에서 규모 M8급의 판내지진이 일어날 수 있다는 우려도 나오고 있다. 일본 해구 동쪽처럼 해양판이 아래로 섭입해 가라앉아있는 곳에서 일어나는 지진은 아우터라이즈 지진이라고 하여, 큰 지진해일이 일어나더라도 실제 지진의 흔들림은 적은 편인데 이는 "쓰나미 지진"과도 비슷한 특징이 있어 피난하는 시간이 늦어져 피해가 더 커질 우려가 있다. 본진 40분 후인 15시 25분에 일어난 규모 M7.5의 여진이 이런 류의 지진에 해당하며, 과거에의 1933년 쇼와 산리쿠 해역 지진도 이러한 특징을 가져 피해가 더 커졌다.

9.2. 지반 이동 및 지반 침하

본진과 여진을 포함한 여효변동으로 큰 지각변동이 일어났다. 도호쿠 지방 전역이 동쪽으로 10cm 이상 이동하는 등 그 영향은 매우 컸다. 도호쿠에서 간토, 고신에쓰에 이르는 도호쿠 일본의 지각은 평소 태평양판의 섭입으로 서쪽 방향의 압축력을 받고 있었으나, 도호쿠 지방 태평양 해역 지진과 그 후의 여효변동에서는 오히려 동쪽 방향의 인장력을 받고 있어 지진 활동의 변화가 우려되고 있다. 육지 쪽 태평양판 위의 진원 부근에서는 융기가, 진원의 서쪽에서는 침강이 발생했기 때문에, 도호쿠에서 간토에 이르는 태평양 연안에서는 잇따라 지반 침하가 일어나 2차 피해를 야기했다. 진원에 가까운 곳에서는 더 큰 지각변동이 일어나고 있으며, 연구에 따르면 진원에 가까운 해저에서 동쪽으로 추정 50m 이상이라는 세계 지진 관측 사상 유례없는 급격한 이동이 발생했다.

일본 국토지리원 추정에 따른 수직 방향의 최대 이동 지점은 미야기현 이시노마키시 아유카와하마(鮎川浜)의 전자기준점 부속표 “오가(牡鹿)”에서 1.14m 침강이다. 수평 방향의 최대 이동 지점은 미야기현 오나가와정 에노시마(江ノ島)의 이등삼각점 “에노시마(江ノ島)”에서 남동쪽으로 5.85m 이동했다. 또한, 이와테현 리쿠젠타카타시에서 4.473m, 도쿄도 아다치구에서 0.41m 이동했다. 더 먼 곳으로는 니가타현 무라마쓰시(村上市) 1.41m, 이시카와현 와지마시 0.58m, 후쿠이현 가쓰야마시 0.26m, 기후현 히다시에서 0.33m 이동했다. 3월 12일 나가노현 북부 지진 (M6.7)은 수평 이동 0.92m의 장소에서 발생하고 있다. 일본의 모든 지도(경위도(経緯度))의 기준이 되는 도쿄도 미나토구 아자부다이(麻布台)(타누키아나(狸穴))에 있는 일본경위도원점이 동쪽으로 약 27.67cm 이동했다. 또한, 국회 전정에 있는 일본수준원점이 24mm만큼 침강했다.

일본 우주항공연구개발기구의 육지 관측 기술 위성(ALOS) ‘다이치’ 합성개구레이다 비교 연구에서도 일본 본토에 광범위한 지각 변동이 있었던 것이 확인되었다. 일본 해상보안청이 발표한 해저기준점(해저에 설치한 전자기준점) 데이터를 분석한 결과, 본진 진원역 바로 위에 있는 "미야기현 앞바다 1" 점이 동남동쪽으로 약 24m 이동하고 최대 3m 융기했다. 그 외에도 "미야기현 앞바다 2" 점은 동쪽으로 15m 이동하고 60cm 침강하였으며 "후쿠시마현 앞바다" 점은 동쪽으로 약 5m 이동하였다. "미야기현 앞바다 1" 점은 본진만으로 약 20m 정도 이동한 것으로 보이며, 이 값을 통해 해상에서의 지각 변동 이동은 육지의 약 4배 이상인 것으로 확인되었다. 미야기현 앞바다의 태평양판 이동은 본진 전에는 연간 8.3cm 정도였으나, 2012년 9월 이후에는 연간 18cm로 증가했다.

본진으로 일어난 지진 해일이 육지로 거슬러 올라온 것 외에도, 광범위한 지역에 지반 침하 현상이 일어나 도호쿠 지방 태평양 연안 지역이 일부 수몰되었다. 지진 해일 및 지반 침하로 수몰된 영역은 아오모리현부터 지바현까지 대략 561km²의 넓이 지역이다. 2011년 4월 5일부터 10일까지 3개 현 13개 시정촌 28개 기준점, 삼각점, 전자기준점의 높이차를 분석하여 다음과 같은 침하 깊이를 발표하였다.

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📌 열 고정 해제

이와테현		미야기현		후쿠시마현
시정촌	지반 침하 깊이	시정촌	지반 침하 깊이	시정촌	지반 침하 깊이
미야코시	0.50m	게센누마시	0.74m	소마시	0.29m
야마다정	0.53m	미나미산리쿠정	0.69m
오쓰치정	0.35m	오시카	1.2m
가마이시시	0.66m	이시노마키시	0.78m
오후나토시	0.73m	히가시마쓰시마시	0.43m
리쿠젠타카타시	0.84m	이와누마시	0.47m

지진 후에도 지각 변동이 계속해서 일어나, GEONET을 통한 조사에서 본진이 일어나자 침강한 이바라키현-미야기현 연안은 지진 2년 이후 다시 융기하여 부분적으로 회복하였으나, 산리쿠 북부 지역은 아직도 침강이 계속되고 있다. 본진 4년 후인 2015년 2월 GPS를 통한 지질 조사 결과에서는 지반이 상당히 많이 융기한 것으로 밝혀졌다. 침강한 깊이 그 이상으로 융기한 곳도 있어서, 어업 종사자들은 높은 암벽 지형에 어려움을 겪고 있다. 주요 융기 지점은 다음과 같다.

* 38cm - 미야기현 이시노마키시 요리소하마
* 36cm - 미야기현 오나가와정 오나가와하마
* 32cm - 미야기현 히가시마쓰시마시 야마토
* 29cm - 미야기현 미나미산리쿠정 시쓰카와
* 21cm - 미야기현 게센누마시 사사가진
* 19cm - 이와테현 오후나토시 아카사키정

9.3. 지구 자전의 영향

동일본대지진으로 지구의 자전축이 10cm에서 25cm정도 이동했다. 이 변화로 하루의 길이, 지구의 기울기가 약간 바뀌었고, 챈들러 요동이 일어났다. 지구 자전축이 바뀌면서 질량중심이 움직이며 지구의 관성 모멘트가 바뀌어 지구의 자전 속도가 빨라져, 하루의 길이(평균태양시)가 약 1.8µs(마이크로초) 짧아졌다. NASA 제트추진연구소(Jet Propulsion Laboratory)의 지구물리학자인 리처드 그로스(Richard Gross)에 따르면, 동일본 대지진으로 인해 지구의 형태 중심축이 약 17cm 이동하고, 지구의 자전이 아주 약간 빨라져 하루의 길이(LOD(Length of Day))가 1.8µs(마이크로초) 단축되었다.

유사한 현상은 다른 동일 규모의 대규모 지진 발생 시에도 나타났는데, 2004년 수마트라 대지진의 경우 형태 중심축이 약 7cm 이동하고 하루는 6.8µs 단축되었다. 또한, 2010년 칠레 지진에서는 형태 중심축이 약 8cm 이동하고 하루는 1.26µs 단축되었다. 즉, 동일본 대지진에서는 수마트라 지진과 칠레 지진의 두 배 이상 형태 중심축이 이동한 것이다.

지진은 또한 GOCE 위성 궤도의 변화에 의해 감지된 저주파 음파를 발생시켜 우연히 최초의 궤도 지진계가 되었다.

9.4. 부진동 현상

도호쿠 지방 태평양 해역 지진의 본진이 시작하고 나서부터 끝날 때까지 수 분 동안, 닫힌 수역의 수면이 느리면서 크게 요동치는 현상인 부진동(세이시, Seiches^영어)가 관측되었다. 일본 내 최소 2곳에서 이 현상을 관측했는데, 사이 호가 1-2분을 주기로 수면이 1m 정도 요동쳤으며 아시노호도 느린 주기로 수면이 1m 정도 요동쳤다. 이 현상이 일어난 원인은 장주기 지진동으로 인한 지각 변동 때문인 것으로 추측된다. 또한, 노르웨이 송네 피오르 가운데에 있는 레이캉에르도 이같은 현상이 관측되었으며, 캐나다 뉴펀들랜드섬에서도 같은 시기 우물의 수위가 급격하게 변동하였다.

지진 당일, 노르웨이의 여러 피오르에서는 물이 마치 끓는 듯이 격렬하게 움직이며 해안으로 파도가 밀려왔다. 특히 송네피오르에서는 이 현상이 영상에 담길 정도로 두드러졌다. 2년간의 연구 끝에 과학자들은 대규모 지진이 수천 킬로미터 떨어진 곳에서도 이러한 예상치 못한 세이시 파를 발생시켰다는 결론을 내렸다.

9.5. 화산 활동

도호쿠 지방, 간토 지방, 주부 지방, 이즈 제도를 중심으로 일본 각지의 화산 지형에서 화산성 지진이 일어나는 것이 관측되었으나 화산이 분화한다는 징조는 보이지 않고 점차 안정을 찾아갔다. 그러나 871년 초카이산 분화, 1707년 후지산 분화(호에이 대분화), 1991년 피나투보산 분화, 2006년 므라피산 분화 등 역사적인 사건을 볼 때 분화가 일어날 가능성에 대해서도 주의하고 있다. 지진 3일 후인 3월 14일 신모에 봉이 분화했으나, 동일본대지진과 연관이 있는지는 확인되지 않았다.

9.6. 토지 액상화

본진이 일어난 후 도호쿠 지방의 광범위한 지역에 토지 액상화 현상이 일어났다. 특히 간척지가 많은 지바현 우라야스시는 도시의 85%가 액상화 피해를 입었다. 도쿄만에 인접한 지바시, 후나바시시, 나라시노시, 도쿄도 고토구 신키바, 에도가와구, 미나토구, 주오구, 오타구, 가나가와현 요코하마시 가나자와구, 가와사키시 외에도 하천 주변을 개발한 저지대인 지바현 가토리시, 아비코시, 이바라키현 히타치나카시, 가미스시, 이타코시, 이나시키시, 사이타마현 구키시 남부, 미야기현 오사키시가 토지 액상화 피해를 입었다.

간토 지방의 흔들림 가속도 자체는 크지 않았으나, 규모에 비례하는 형태로 장주기 지진동이 컸고 이 장주기 진동이 이후 오랫동안 계속된 큰 여진의 다발로 이어지면서 토지 액상화 현상이 커졌다고 분석하고 있다.

동일본대지진으로 토지 액상화가 일어난 피해 지역의 총 면적은 42km²로, 2011년 크라이스트처치 지진 당시 토지 액상화 피해 면적 34km²를 넘는 최악의 액상화 피해가 일어났다.

10. 지진 해일

동일본 대지진(Tohoku earthquake)으로 인해 도호쿠(Tohoku) 동해안에서 약 6~8m 높이의 해저면이 180km 폭으로 융기했습니다. 이로 인해 발생한 대규모 쓰나미는 일본 북부 섬들의 태평양(Pacific Ocean) 연안을 휩쓸며 엄청난 파괴를 초래했습니다. 수천 명이 사망했고, 마을 전체가 파괴되었습니다. 이 쓰나미는 태평양 전역으로 확산되어 알래스카(Alaska)에서 칠레(Chile)까지 북미와 남미의 태평양 연안 전체에 영향을 미쳤습니다. 태평양 연안 국가들에서는 쓰나미 경보가 발령되었고, 많은 지역에서 대피가 실시되었습니다. 많은 지역이 쓰나미의 영향을 받았지만, 파고는 상대적으로 낮았습니다. 일본에서 약 17000km 떨어진 칠레(Chile) 태평양 연안은 2m 높이의 파도에 휩싸였습니다. 반면 일본 미야코시(Miyako city) 오모에 반도(Omoe peninsula)에서는 파고가 약 38.9m에 달했던 것으로 추정됩니다.

## 일본 국내

### 쓰나미 경보

지진이 일어난 후, 일본 기상청은 초기 추측한 규모 7.9라는 추정에 근거하여, 여진이 계속되는 가운데 14시 49분, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 연안에 쓰나미경보(대쓰나미)를 내리고, 그 외 전국의 태평양 연안 등에 쓰나미 경보·쓰나미 주의보를 발표하고, 예상되는 쓰나미 높이에 대해 미야기현 6m, 이와테현과 후쿠시마현 3m라고 발표했다. 그러나 실제 쓰나미 높이는 이를 크게 상회했다. 일반적으로 지진 발생 15분 후에 산출되는 모멘트 규모가 이 지진에서는 산출되지 않아 쓰나미 경보 속보에 활용할 수 없었다. 3m 정도라면 2층으로 대피하면 살 수 있다고 생각하여 대피가 늦은 사람도 많았다. 또한 15시에는 이와테현 앞바다 해저 수압계에서 5m의 쓰나미가 관측되었지만, 쓰나미 예측에 수압계를 사용하는 것은 기상청 매뉴얼에 없었다. 그 후, 수압계보다 육지 쪽에 설치된 GPS 파랑계와 연안의 조위 관측소 등에서 높은 쓰나미가 관측되었기 때문에, 쓰나미 경보·주의보는 15시 14분, 15시 30분에 갱신·확대되었다. 이와테현 가마이시시 앞바다의 GPS 파랑계에서는 15시 12분에 6.7m를 관측했는데, 이것은 매뉴얼에 따르면 연안에서는 10m 이상의 높이가 된다고 하는 값이었지만, 15시 14분의 경보 갱신에서는 10m 이상의 예상은 미야기현에만 있었고, 이와테현과 후쿠시마현에서는 6m의 예상이었다. 15시 30분에는 이와테현에서 지바현 구주쿠리·소토보까지의 예상 높이가 10m 이상이 되었다. 그러나 이미 그 시간대에는 산리쿠 연안에 쓰나미가 덮쳤다.

3월 12일(토) 3시 20분까지 태평양 연안의 홋카이도에서 오가사와라 제도, 시코쿠까지와 아오모리현 일본해 연안에는 쓰나미 경보(대규모 쓰나미)가, 홋카이도 일본해 연안 남부와 도쿄만 내만, 이세만, 세토나이카이 일부, 큐슈, 난세이 제도 등에는 쓰나미 경보가, 일본해와 세토나이카이의 연안 등에는 쓰나미 주의보가 발표되어, 일본 연안 전체에 쓰나미 경보(대규모 쓰나미), 쓰나미 경보, 쓰나미 주의보 중 하나가 발표되었다. 센다이시 미야기노구·타이하쿠구·와카바야시구·아오모리현 태평양 연안을 비롯하여 전국 각지에 피난 지시가 발령되었다. 기상청이 쓰나미 경보·주의보를 모두 해제한 것은 이틀 이상이 지난 3월 13일 17시 58분이었다. 참고로, 기상청이 쓰나미 경보(대규모 쓰나미)를 발표한 것은 1년 만이었다(그중 아오모리·이와테·미야기에서는 1년 만, 홋카이도에서는 약 18년 만).
본진 발생 다음 날(3월 12일(토)) 새벽(오전 3시 20분) 시점에 발표되었던 쓰나미 경보(대쓰나미)·쓰나미 경보·쓰나미 주의보는 다음과 같다..

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📌 열 고정 해제

경보·주의보	쓰나미 예보구역 명칭 (명칭은 당시의 것)
쓰나미 경보 (대쓰나미)	홋카이도 태평양 연안 동부, 홋카이도 태평양 연안 중부, 홋카이도 태평양 연안 서부, 아오모리현 일본해 연안, 아오모리현 태평양 연안, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 지바현 구쥬쿠리·소토보, 이즈 제도, 지바현 우치보, 오가사와라 제도, 사가미 만·미우라 반도, 시즈오카현, 와카야마현, 도쿠시마현, 고치현
쓰나미 경보	홋카이도 일본해 연안 남부, 무쓰 만, 도쿄 만 내만, 아이치현 외해, 이세·미카와 만, 미에현 남부, 아와지섬 남부, 에히메현 우와해 연안, 아리아케·야쓰시로 해, 나가사키현 서방, 구마모토현 아마쿠사나다 연안, 오이타현 세토나이카이 연안, 오이타현 봉후수도 연안, 미야자키현, 가고시마현 동부, 가고시마현 서부, 타네가시마·야쿠시마 지방, 아마미 제도·토카라 열도, 오키나와 본섬 지방, 다이토 제도, 미야코지마·야에야마 지방
쓰나미 주의보	홋카이도 일본해 연안 북부, 오호츠크 해 연안, 아키타현, 야마가타현, 니가타현 상중하엣, 사도, 도야마현, 이시카와현 노토, 이시카와현 가가, 후쿠이현, 교토부, 오사카부, 효고현 북부, 효고현 세토나이카이 연안,돗토리현, 시마네현 이즈모·이와미, 오키, 오카야마현, 히로시마현, 가가와현, 에히메현 세토나이카이 연안, 야마구치현 세토나이카이 연안, 야마구치현 일본해 연안, 후쿠오카현 세토나이카이 연안, 후쿠오카현 일본해 연안, 사가현 북부, 이키·쓰시마

이 시점에서 일본의 모든 연안에 쓰나미 경보(대쓰나미)·쓰나미 경보·쓰나미 주의보 중 어느 하나가 발표되었다..

### 쓰나미 관측

동일본대지진으로 일본 근대 관측 사상 최대의 지진해일이 일어나면서, 홋카이도에서 지바현에 걸친 전 지역에 해일이 덮쳤다. 특히 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 3개 현에서는 해안 마을이 전부 해일이 덮쳐 수몰되었고, 센다이평야와 같은 해안 평야 지역은 해안선에서 수km 안쪽 내륙 지역도 광범위하게 물에 잠겼다. 또한 하천 연안 지역도 거슬러온 해일에 덮쳐 강가 주변 내륙도 물에 잠겼다. 육지를 덮친 높은 해일은 제방과 방조제를 넘어들어와 지상의 건축물과 구조물을 부수면서 밀고들어왔다. 구조물을 부수며 생긴 파편과 자동차 등의 쓰레기 더미가 내륙으로 들어오고 다시 빠져나간 후 뒤이어 덮친 해일에 다시 내륙으로 들어오는 과정이 반복되며 해안 마을을 완전히 파괴하였다. 여기에 진원지와 꽤 거리가 있고 정 반대편에 있는 동해 연안, 세토카이 내해 연안, 일본만 연안에도 지진해일이 닥쳤다. 일본 국토지리원이 항공사진 등을 통해 분석한 결과 아오모리현, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 지바현 6개 현 62개 시정촌 561km² 영역이 쓰나미 피해를 입어 물에 잠겼다.

* JST 15:12 – 가마이시 해안 – 6.8m
* JST 15:15 – 오후나토 – 3.2m 이상
* JST 15:20 – 이시노마키시 아유카와 – 3.3m 이상
* JST 15:21 – 미야코 – 4m 이상
* JST 15:21 – 가마이시 – 4.1m 이상
* JST 15:44 – 에리모정 쇼야 – 3.5m
* JST 15:50 – 소마 – 7.3m 이상
* JST 16:52 – 오아라이 – 4.2m

지진으로 인해 관측 사상 최대급의 매우 대규모 해일이 발생하여 홋카이도부터 지바현에 이르기까지 대해일이 덮쳤다. 특히 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 3현에서는 해안가 마을이 잇달아 물에 잠겼을 뿐만 아니라, 센다이 평야와 같은 평야 지대에서는 해안선에서 수km 내륙까지 광범위한 지역이 침수되었고, 범람한 해일로 인해 하천 연안은 상당히 내륙까지 물에 잠겼다. 육지로 밀려온 높은 해일은 각지에서 방조제와 제방을 넘어서 건축물과 구조물을 파괴했고, 이것들이 파편이 되어 차량 등과 함께 더욱 내륙으로 침입한 후, 썰물이 되어 파편들을 바다로 끌고 간 후, 뒤이은 파도에 의해 다시 내륙으로 밀려드는 형태로 연안을 반복적으로 덮쳐 막대한 피해를 입혔다. 또한, 진원지에서 보아 일본 열도의 반대편에 해당하는 일본해 연안이나 세토내해 연안, 도쿄만 안에서도 해일이 관측되었다. 항공 사진 등을 바탕으로 국토지리원이 분석한 결과에 따르면, 해일로 침수된 면적은 아오모리, 이와테, 미야기, 후쿠시마, 이바라키, 지바 6현 62시정촌에 걸쳐 561km²에 달했다.

### 쓰나미 파형의 발생 구조

이와테현 북부 앞바다에서 미야기현 북부 앞바다의 GPS 파랑계에서는 해수면이 가장 높은 해일이 들어닥치기 수 분 전부터 조금 상승하였으며 그 직후 높고 날카로운 파형이 나타났다. 또, 오나가와정 앞바다의 파고계에서는 15시 16분에 +5.77m를 기록했으나, 15시 23분 -5.05m를 기록하며 크기 약 11m의 파도가 들이닥쳤다. 가마이시 앞바다에 설치된 해저케이블식 수압계의 해수면 변동 기록(TM1, TM2)에서는 해수면이 2m 정도 상승한 후 약 11분 후에는 3m 정도 해수면이 급상승했다. 처음 일어난 완만한 높이의 해일은 판 경계의 비교적 깊은 곳에서 일어난 단층 활동으로 생겨난 것이며, 이후 만들어진 급경사의 높은 해일은 해구 근처 얉은 곳의 대규모 단층 파괴로 생겨난 것으로 추측한다.

한편, 이 두가지 서로 다른 해일은 다른 파원에서 발생했다는 추정도 나왔다. 해저 전위자력 관측 결과에서 긴 파장의 완만한 높이 해일은 미야기현 앞바다의 포괄적인 단층의 미끄럼으로 발생했으며, 짧은 파장의 큰 높이 해일은 진원에서 약 100km정도 떨어진 북동쪽 해구 부근이 파원으로 추측되고 있으며, 이곳은 메이지 산리쿠 해역 지진 당시 해일이 일어났던 파원으로 추정되는 곳이다. 이중 단파장 해일은 진원에서 약 150km 떨어진 북동쪽 일본 해구에서 일어난 해저 사태로 일어났을 수도 있으며, 이 때문에 쓰나미가 거대해졌을 수도 있다. 또한, 일본 해양연구개발기구의 조사에 따르면 지진의 단층으로 추정되던 해구 주변의 지형 변형을 조사한 결과, 해저 산사태가 있었을 가능성이 높다고 발표했다.

### 일본 각지의 쓰나미 피해

15m가 넘는 쓰나미가 닥쳤던 미야기현 오나가와정에서는 철근 콘크리트 건물의 기초 부분이 땅에서 빠져 옆으로 넘어지는 세계적으로도 드문 현상이 일어났다. 정 행정기관 측에서는 이 쓰러진 건물은 피해 자료로 보존할 계획을 가졌으나, 후에 해체되었다.

센다이 평야의 나토리강, 나루세강, 아부쿠마강, 나나키타강 등의 하천은 수km까지 해일이 거슬러 올라갔다.

## 일본 국외

태평양 지진해일 경보 센터는 지진 발생 1시간 45분 후인 하와이 현지 시각 기준 3월 10일 21시 31분에 미국 하와이에 지진해일 경보를 발령했다. 이 외에도 러시아, 뉴질랜드, 남미의 칠레를 포함한 태평양 연안의 50개 국가, 지역에 지진해일 경보를 발령했다. 러시아에서는 쿠릴 열도 해안 거주민 11,000명을 대피시켰다.

미국 지진해일 경보 센터는 캘리포니아주 해안 일부, 오리건주 해안 전역, 알래스카주 서부 해안에 쓰나미 경보를 내렸다. 워싱턴주, 캘리포니아주 해안 일부, 알래스카주 일부, 캐나다 브리티시컬럼비아주에선 쓰나미 주의보를 내렸다. 캘리포니아와 오리건주에선 최대 2.4m의 지진해일을 관측했으며 일부 항구가 지진 해일의 피해로 파괴되었다. 특히 미국 오리건주의 커리군은 부르킹스 항구 파괴를 포함하여 700만 달러의 피해를 입었으며 미국 연방재난관리청(FMEA)의 백만 달러 긴급 원조금을 받았다. 밴쿠버섬에도 최대 1m의 지진해일이 덮쳐 일부 배가 떠내려가는 피해를 입었으며 긴급 피난이 이뤄졌다.

필리핀에서는 동부 해안에서 최대 0.5m의 해일이 덮쳤다. 인도네시아에서도 일부 해안에 해일이 덮쳐 자야푸라에선 19명이 집을 잃어 난민이 되었다. 파푸아뉴기니 동세픽주의 주도인 웨와크에선 보람 병원의 환자 100여명이 대피하였으며 400만 달러의 피해를 입었다. 미드웨이 환초엔 1.5m 높이의 해일이 환초 해안가를 덮쳐 미드웨이 환초 국립자연보호구역의 바닷새 11만 마리가 폐사하였다.

대한민국에서는 지진 발생 후 수분 만에 울릉도와 동해안 일부 지역에서 약 0.1 m의 약한 쓰나미가 관측되었고, 일본 남쪽을 거쳐온 지진해일이 제주도와 남해안에 최대 0.2~0.3 m의 파고를 기록하였다. 대한민국에서 이 지진의 쓰나미로 발생한 피해는 없었다.

유럽 우주국의 엔비셋(Envisat) 인공위성이 촬영한 사진에서 남극 설즈버거 만에 있는 설즈버거 빙붕 인근 해상(남위 77도, 서경 148도)에 길이 9.5km, 폭 6.5km, 높이 80m의 빙산이 표류하고 있던 것이 밝혀졌는데, 2011년 8월 9일 NASA의 발표에서 이 빙산은 지진에 따른 높이 0.3m의 쓰나미가 빙붕을 파괴하여 거대한 빙산이 만들어진 것으로 확인되었다.

(데이터는 모두 미국 해양대기청(NOAA)의 자료)

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📌 열 고정 해제

나라, 지역	피난명령	쓰나미경보	쓰나미 높이	사상자	출처
타이완	예	예	0.1 m	0명
뉴질랜드	아니오	예	0.4 m	0명
미국 괌	예	예	0.4 m	0명
미국 북마리아나 제도	예	예	0.4 m	0명
미국 하와이 (대부분의 지역)	예	예	2.1 m	0명
미국 미드웨이섬	아니오	아니오	1.5 m	0명
미국 하와이 마우이섬	예	예	2.1 m	0명
미국 알래스카주 셰미아섬	예	예	1.5 m	0명
미국 알래스카주 알류샨 열도	예	예	1.5 m	0명
미국 하와이섬 코나 구	예	예	3.7 m	0명
미국 웨이크섬	예	예	1.8 m	0명
미국 캘리포니아주	예	예	2 m	1명
필리핀 (대부분 지역)	예	예	1 m	0명
팔라우 (일부 지역)	예	예	0.11 m	0명
투발루 나누메아 환초	예	예	0.0/작은 파도 2회	0명
인도네시아 말루쿠 제도 북술라웨시주	예	예	0.1 m	0명
인도네시아 파푸아주	예	예	1.5 m	1명 (실종자 5명)
러시아 오호츠크해 연안	불명	불명	3.3 m	0명
러시아 쿠릴 열도	예	예	3.3 m	0명
멕시코 태평양 연안	불명	예	0.7 m	0명
캐나다 브리티시컬럼비아주	예	예	0.5 m	0명
프랑스령 폴리네시아 타히티섬	예	예	0.4 m	0명
프랑스령 폴리네시아 마르키즈 제도	예	예	3.0 m	0명
페루 칼라오	예	예	1.66 m	0명
칠레 이스터섬	예	예	0.3 m	0명
칠레 아리카	예	예	0.91 m	0명

### 태평양 반사파 쓰나미

도호쿠 지방 태평양 해역 지진으로 발생한 쓰나미는 태평양을 건너 남미 칠레의 탈카우아노 관측소에서 2m 높이로 관측되었다. 이 쓰나미의 반사파는 다시 태평양을 건너 일본으로 돌아와, 지진 발생 47-48시간 후 오나하마, 오와세, 구시모토 험조소에서 30-60cm의 해일을 발생시켰다.

10.1. 일본 국내

## 쓰나미 경보

지진 발생 후, 일본 기상청은 초기 추정 규모 7.9를 바탕으로, 여진이 계속되는 가운데 14시 49분, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 연안에 쓰나미경보(대쓰나미)를 내리고, 그 외 전국의 태평양 연안 등에 쓰나미 경보·쓰나미 주의보를 발표했다. 예상되는 쓰나미 높이는 미야기현 6m, 이와테현과 후쿠시마현 3m였다. 그러나 실제 쓰나미 높이는 이를 크게 상회했다. 일반적으로 지진 발생 15분 후에 산출되는 모멘트 규모가 이 지진에서는 산출되지 않아 쓰나미 경보 속보에 활용할 수 없었다. 3m 정도라면 2층으로 대피하면 살 수 있다고 생각하여 대피가 늦은 사람도 많았다. 15시에는 이와테현 앞바다 해저 수압계에서 5m의 쓰나미가 관측되었지만, 쓰나미 예측에 수압계를 사용하는 것은 기상청 매뉴얼에 없었다. 그 후, 수압계보다 육지 쪽에 설치된 GPS 파랑계와 연안의 조위 관측소 등에서 높은 쓰나미가 관측되었기 때문에, 쓰나미 경보·주의보는 15시 14분, 15시 30분에 갱신·확대되었다. 이와테현 가마이시시 앞바다의 GPS 파랑계에서는 15시 12분에 6.7m를 관측했는데, 이는 매뉴얼에 따르면 연안에서는 10m 이상의 높이가 된다고 하는 값이었지만, 15시 14분의 경보 갱신에서는 10m 이상의 예상은 미야기현에만 있었고, 이와테현과 후쿠시마현에서는 6m의 예상이었다. 15시 30분에는 이와테현에서 지바현 구주쿠리·소토보까지의 예상 높이가 10m 이상이 되었다. 그러나 이미 그 시간대에는 산리쿠 연안에 쓰나미가 덮쳤다.

3월 12일(토) 3시 20분까지 태평양 연안의 홋카이도에서 오가사와라 제도, 시코쿠까지와 아오모리현 일본해 연안에는 쓰나미 경보(대규모 쓰나미)가, 홋카이도 일본해 연안 남부와 도쿄만 내만, 이세만, 세토나이카이 일부, 큐슈, 난세이 제도 등에는 쓰나미 경보가, 일본해와 세토나이카이의 연안 등에는 쓰나미 주의보가 발표되어, 일본 연안 전체에 쓰나미 경보(대규모 쓰나미), 쓰나미 경보, 쓰나미 주의보 중 하나가 발표되었다. 센다이시 미야기노구·타이하쿠구·와카바야시구·아오모리현 태평양 연안을 비롯하여 전국 각지에 피난 지시가 발령되었다. 기상청이 쓰나미 경보·주의보를 모두 해제한 것은 이틀 이상이 지난 3월 13일 17시 58분이었다. 참고로, 기상청이 쓰나미 경보(대규모 쓰나미)를 발표한 것은 1년 만이었다(그중 아오모리·이와테·미야기에서는 1년 만, 홋카이도에서는 약 18년 만).
본진 발생 다음 날(3월 12일(토)) 새벽(오전 3시 20분) 시점에 발표되었던 쓰나미 경보(대쓰나미)·쓰나미 경보·쓰나미 주의보는 다음과 같다..

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좌우로 밀어서 보기

📌 열 고정 해제

경보·주의보	쓰나미 예보구역 명칭 (명칭은 당시의 것)
쓰나미 경보 (대쓰나미)	홋카이도 태평양 연안 동부, 홋카이도 태평양 연안 중부, 홋카이도 태평양 연안 서부, 아오모리현 일본해 연안, 아오모리현 태평양 연안, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 지바현 구쥬쿠리·소토보, 이즈 제도, 지바현 우치보, 오가사와라 제도, 사가미 만·미우라 반도, 시즈오카현, 와카야마현, 도쿠시마현, 고치현
쓰나미 경보	홋카이도 일본해 연안 남부, 무쓰 만, 도쿄 만 내만, 아이치현 외해, 이세·미카와 만, 미에현 남부, 아와지섬 남부, 에히메현 우와해 연안, 아리아케·야쓰시로 해, 나가사키현 서방, 구마모토현 아마쿠사나다 연안, 오이타현 세토나이카이 연안, 오이타현 봉후수도 연안, 미야자키현, 가고시마현 동부, 가고시마현 서부, 타네가시마·야쿠시마 지방, 아마미 제도·토카라 열도, 오키나와 본섬 지방, 다이토 제도, 미야코지마·야에야마 지방
쓰나미 주의보	홋카이도 일본해 연안 북부, 오호츠크 해 연안, 아키타현, 야마가타현, 니가타현 상중하엣, 사도, 도야마현, 이시카와현 노토, 이시카와현 가가, 후쿠이현, 교토부, 오사카부, 효고현 북부, 효고현 세토나이카이 연안,돗토리현, 시마네현 이즈모·이와미, 오키, 오카야마현, 히로시마현, 가가와현, 에히메현 세토나이카이 연안, 야마구치현 세토나이카이 연안, 야마구치현 일본해 연안, 후쿠오카현 세토나이카이 연안, 후쿠오카현 일본해 연안, 사가현 북부, 이키·쓰시마

이 시점에서 일본의 모든 연안에 쓰나미 경보(대쓰나미)·쓰나미 경보·쓰나미 주의보 중 어느 하나가 발표되었다..

## 쓰나미 관측

동일본대지진으로 일본 근대 관측 사상 최대의 지진해일이 일어나면서, 홋카이도에서 지바현에 걸친 전 지역에 해일이 덮쳤다. 특히 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 3개 현에서는 해안 마을이 전부 해일이 덮쳐 수몰되었고, 센다이평야와 같은 해안 평야 지역은 해안선에서 수km 안쪽 내륙 지역도 광범위하게 물에 잠겼다. 또한 하천 연안 지역도 거슬러온 해일에 덮쳐 강가 주변 내륙도 물에 잠겼다. 육지를 덮친 높은 해일은 제방과 방조제를 넘어들어와 지상의 건축물과 구조물을 부수면서 밀고들어왔다. 구조물을 부수며 생긴 파편과 자동차 등의 쓰레기 더미가 내륙으로 들어오고 다시 빠져나간 후 뒤이어 덮친 해일에 다시 내륙으로 들어오는 과정이 반복되며 해안 마을을 완전히 파괴하였다. 여기에 진원지와 꽤 거리가 있고 정 반대편에 있는 동해 연안, 세토카이 내해 연안, 일본만 연안에도 지진해일이 닥쳤다. 일본 국토지리원이 항공사진 등을 통해 분석한 결과 아오모리현, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 지바현 6개 현 62개 시정촌 561km² 영역이 쓰나미 피해를 입어 물에 잠겼다.

* JST 15:12 – 가마이시 해안 – 6.8m
* JST 15:15 – 오후나토 – 3.2m 이상
* JST 15:20 – 이시노마키시 아유카와 – 3.3m 이상
* JST 15:21 – 미야코 – 4m 이상
* JST 15:21 – 가마이시 – 4.1m 이상
* JST 15:44 – 에리모정 쇼야 – 3.5m
* JST 15:50 – 소마 – 7.3m 이상
* JST 16:52 – 오아라이 – 4.2m

지진으로 인해 관측 사상 최대급의 매우 대규모 해일이 발생하여 홋카이도부터 지바현에 이르기까지 대해일이 덮쳤다. 특히 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 3현에서는 해안가 마을이 잇달아 물에 잠겼을 뿐만 아니라, 센다이 평야와 같은 평야 지대에서는 해안선에서 수km 내륙까지 광범위한 지역이 침수되었고, 범람한 해일로 인해 하천 연안은 상당히 내륙까지 물에 잠겼다. 육지로 밀려온 높은 해일은 각지에서 방조제와 제방을 넘어서 건축물과 구조물을 파괴했고, 이것들이 파편이 되어 차량 등과 함께 더욱 내륙으로 침입한 후, 썰물이 되어 파편들을 바다로 끌고 간 후, 뒤이은 파도에 의해 다시 내륙으로 밀려드는 형태로 연안을 반복적으로 덮쳐 막대한 피해를 입혔다. 또한, 진원지에서 보아 일본 열도의 반대편에 해당하는 일본해 연안이나 세토내해 연안, 도쿄만 안에서도 해일이 관측되었다. 항공 사진 등을 바탕으로 국토지리원이 분석한 결과에 따르면, 해일로 침수된 면적은 아오모리, 이와테, 미야기, 후쿠시마, 이바라키, 지바 6현 62시정촌에 걸쳐 561km²에 달했다.

## 쓰나미 파형의 발생 구조

이와테현 북부 앞바다에서 미야기현 북부 앞바다의 GPS 파랑계에서는 해수면이 가장 높은 해일이 들어닥치기 수 분 전부터 조금 상승하였으며 그 직후 높고 날카로운 파형이 나타났다. 또, 오나가와정 앞바다의 파고계에서는 15시 16분에 +5.77m를 기록했으나, 15시 23분 -5.05m를 기록하며 크기 약 11m의 파도가 들이닥쳤다. 가마이시 앞바다에 설치된 해저케이블식 수압계의 해수면 변동 기록(TM1, TM2)에서는 해수면이 2m 정도 상승한 후 약 11분 후에는 3m 정도 해수면이 급상승했다. 처음 일어난 완만한 높이의 해일은 판 경계의 비교적 깊은 곳에서 일어난 단층 활동으로 생겨난 것이며, 이후 만들어진 급경사의 높은 해일은 해구 근처 얉은 곳의 대규모 단층 파괴로 생겨난 것으로 추측한다.

한편, 이 두가지 서로 다른 해일은 다른 파원에서 발생했다는 추정도 나왔다. 해저 전위자력 관측 결과에서 긴 파장의 완만한 높이 해일은 미야기현 앞바다의 포괄적인 단층의 미끄럼으로 발생했으며, 짧은 파장의 큰 높이 해일은 진원에서 약 100km정도 떨어진 북동쪽 해구 부근이 파원으로 추측되고 있으며, 이곳은 메이지 산리쿠 해역 지진 당시 해일이 일어났던 파원으로 추정되는 곳이다. 이중 단파장 해일은 진원에서 약 150km 떨어진 북동쪽 일본 해구에서 일어난 해저 사태로 일어났을 수도 있으며, 이 때문에 쓰나미가 거대해졌을 수도 있다. 또한, 일본 해양연구개발기구의 조사에 따르면 지진의 단층으로 추정되던 해구 주변의 지형 변형을 조사한 결과, 해저 산사태가 있었을 가능성이 높다고 발표했다.

## 일본 각지의 쓰나미 피해

15m가 넘는 쓰나미가 닥쳤던 미야기현 오나가와정에서는 철근 콘크리트 건물의 기초 부분이 땅에서 빠져 옆으로 넘어지는 세계적으로도 드문 현상이 일어났다. 정 행정기관 측에서는 이 쓰러진 건물은 피해 자료로 보존할 계획을 가졌으나, 후에 해체되었다.

센다이 평야의 나토리강, 나루세강, 아부쿠마강, 나나키타강 등의 하천은 수km까지 해일이 거슬러 올라갔다.

10.1.1. 쓰나미 경보

지진이 일어난 후, 일본 기상청은 초기 추측한 규모 7.9라는 추정에 근거하여, 여진이 계속되는 가운데 14시 49분, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 연안에 쓰나미경보(대쓰나미)를 내리고, 그 외 전국의 태평양 연안 등에 쓰나미 경보·쓰나미 주의보를 발표하고, 예상되는 쓰나미 높이에 대해 미야기현 6m, 이와테현과 후쿠시마현 3m라고 발표했다. 그러나 실제 쓰나미 높이는 이를 크게 상회했다. 일반적으로 지진 발생 15분 후에 산출되는 모멘트 규모가 이 지진에서는 산출되지 않아 쓰나미 경보 속보에 활용할 수 없었다. 3m 정도라면 2층으로 대피하면 살 수 있다고 생각하여 대피가 늦은 사람도 많았다. 또한 15시에는 이와테현 앞바다 해저 수압계에서 5m의 쓰나미가 관측되었지만, 쓰나미 예측에 수압계를 사용하는 것은 기상청 매뉴얼에 없었다. 그 후, 수압계보다 육지 쪽에 설치된 GPS 파랑계와 연안의 조위 관측소 등에서 높은 쓰나미가 관측되었기 때문에, 쓰나미 경보·주의보는 15시 14분, 15시 30분에 갱신·확대되었다. 이와테현 가마이시시 앞바다의 GPS 파랑계에서는 15시 12분에 6.7m를 관측했는데, 이것은 매뉴얼에 따르면 연안에서는 10m 이상의 높이가 된다고 하는 값이었지만, 15시 14분의 경보 갱신에서는 10m 이상의 예상은 미야기현에만 있었고, 이와테현과 후쿠시마현에서는 6m의 예상이었다. 15시 30분에는 이와테현에서 지바현 구주쿠리·소토보까지의 예상 높이가 10m 이상이 되었다. 그러나 이미 그 시간대에는 산리쿠 연안에 쓰나미가 덮쳤다.

3월 12일(토) 3시 20분까지 태평양 연안의 홋카이도에서 오가사와라 제도, 시코쿠까지와 아오모리현 일본해 연안에는 쓰나미 경보(대규모 쓰나미)가, 홋카이도 일본해 연안 남부와 도쿄만 내만, 이세만, 세토나이카이 일부, 큐슈, 난세이 제도 등에는 쓰나미 경보가, 일본해와 세토나이카이의 연안 등에는 쓰나미 주의보가 발표되어, 일본 연안 전체에 쓰나미 경보(대규모 쓰나미), 쓰나미 경보, 쓰나미 주의보 중 하나가 발표되었다. 센다이시 미야기노구·타이하쿠구·와카바야시구·아오모리현 태평양 연안을 비롯하여 전국 각지에 피난 지시가 발령되었다. 기상청이 쓰나미 경보·주의보를 모두 해제한 것은 이틀 이상이 지난 3월 13일 17시 58분이었다. 참고로, 기상청이 쓰나미 경보(대규모 쓰나미)를 발표한 것은 1년 만이었다(그중 아오모리·이와테·미야기에서는 1년 만, 홋카이도에서는 약 18년 만).
본진 발생 다음 날(3월 12일(토)) 새벽(오전 3시 20분) 시점에 발표되었던 쓰나미 경보(대쓰나미)·쓰나미 경보·쓰나미 주의보는 다음과 같다..

👆

좌우로 밀어서 보기

📌 열 고정 해제

경보·주의보	쓰나미 예보구역 명칭 (명칭은 당시의 것)
쓰나미 경보 (대쓰나미)	홋카이도 태평양 연안 동부, 홋카이도 태평양 연안 중부, 홋카이도 태평양 연안 서부, 아오모리현 일본해 연안, 아오모리현 태평양 연안, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 지바현 구쥬쿠리·소토보, 이즈 제도, 지바현 우치보, 오가사와라 제도, 사가미 만·미우라 반도, 시즈오카현, 와카야마현, 도쿠시마현, 고치현
쓰나미 경보	홋카이도 일본해 연안 남부, 무쓰 만, 도쿄 만 내만, 아이치현 외해, 이세·미카와 만, 미에현 남부, 아와지섬 남부, 에히메현 우와해 연안, 아리아케·야쓰시로 해, 나가사키현 서방, 구마모토현 아마쿠사나다 연안, 오이타현 세토나이카이 연안, 오이타현 봉후수도 연안, 미야자키현, 가고시마현 동부, 가고시마현 서부, 타네가시마·야쿠시마 지방, 아마미 제도·토카라 열도, 오키나와 본섬 지방, 다이토 제도, 미야코지마·야에야마 지방
쓰나미 주의보	홋카이도 일본해 연안 북부, 오호츠크 해 연안, 아키타현, 야마가타현, 니가타현 상중하엣, 사도, 도야마현, 이시카와현 노토, 이시카와현 가가, 후쿠이현, 교토부, 오사카부, 효고현 북부, 효고현 세토나이카이 연안,돗토리현, 시마네현 이즈모·이와미, 오키, 오카야마현, 히로시마현, 가가와현, 에히메현 세토나이카이 연안, 야마구치현 세토나이카이 연안, 야마구치현 일본해 연안, 후쿠오카현 세토나이카이 연안, 후쿠오카현 일본해 연안, 사가현 북부, 이키·쓰시마

이 시점에서 일본의 모든 연안에 쓰나미 경보(대쓰나미)·쓰나미 경보·쓰나미 주의보 중 어느 하나가 발표되었다..

10.1.2. 쓰나미 관측

동일본대지진으로 일본 근대 관측 사상 최대의 지진해일이 일어나면서, 홋카이도에서 지바현에 걸친 전 지역에 해일이 덮쳤다. 특히 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 3개 현에서는 해안 마을이 전부 해일이 덮쳐 수몰되었고, 센다이평야와 같은 해안 평야 지역은 해안선에서 수km 안쪽 내륙 지역도 광범위하게 물에 잠겼다. 또한 하천 연안 지역도 거슬러온 해일에 덮쳐 강가 주변 내륙도 물에 잠겼다. 육지를 덮친 높은 해일은 제방과 방조제를 넘어들어와 지상의 건축물과 구조물을 부수면서 밀고들어왔다. 구조물을 부수며 생긴 파편과 자동차 등의 쓰레기 더미가 내륙으로 들어오고 다시 빠져나간 후 뒤이어 덮친 해일에 다시 내륙으로 들어오는 과정이 반복되며 해안 마을을 완전히 파괴하였다. 여기에 진원지와 꽤 거리가 있고 정 반대편에 있는 동해 연안, 세토카이 내해 연안, 일본만 연안에도 지진해일이 닥쳤다. 일본 국토지리원이 항공사진 등을 통해 분석한 결과 아오모리현, 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 지바현 6개 현 62개 시정촌 561km² 영역이 쓰나미 피해를 입어 물에 잠겼다.

* JST 15:12 – 가마이시 해안 – 6.8m
* JST 15:15 – 오후나토 – 3.2m 이상
* JST 15:20 – 이시노마키시 아유카와 – 3.3m 이상
* JST 15:21 – 미야코 – 4m 이상
* JST 15:21 – 가마이시 – 4.1m 이상
* JST 15:44 – 에리모정 쇼야 – 3.5m
* JST 15:50 – 소마 – 7.3m 이상
* JST 16:52 – 오아라이 – 4.2m

지진으로 인해 관측 사상 최대급의 매우 대규모 해일이 발생하여 홋카이도부터 지바현에 이르기까지 대해일이 덮쳤다. 특히 이와테현, 미야기현, 후쿠시마현 3현에서는 해안가 마을이 잇달아 물에 잠겼을 뿐만 아니라, 센다이 평야와 같은 평야 지대에서는 해안선에서 수km 내륙까지 광범위한 지역이 침수되었고, 범람한 해일로 인해 하천 연안은 상당히 내륙까지 물에 잠겼다. 육지로 밀려온 높은 해일은 각지에서 방조제와 제방을 넘어서 건축물과 구조물을 파괴했고, 이것들이 파편이 되어 차량 등과 함께 더욱 내륙으로 침입한 후, 썰물이 되어 파편들을 바다로 끌고 간 후, 뒤이은 파도에 의해 다시 내륙으로 밀려드는 형태로 연안을 반복적으로 덮쳐 막대한 피해를 입혔다. 또한, 진원지에서 보아 일본 열도의 반대편에 해당하는 일본해 연안이나 세토내해 연안, 도쿄만 안에서도 해일이 관측되었다. 항공 사진 등을 바탕으로 국토지리원이 분석한 결과에 따르면, 해일로 침수된 면적은 아오모리, 이와테, 미야기, 후쿠시마, 이바라키, 지바 6현 62시정촌에 걸쳐 561km²에 달했다.

10.1.3. 쓰나미 파형의 발생 구조

이와테현 북부 앞바다에서 미야기현 북부 앞바다의 GPS 파랑계에서는 해수면이 가장 높은 해일이 들어닥치기 수 분 전부터 조금 상승하였으며 그 직후 높고 날카로운 파형이 나타났다. 또, 오나가와정 앞바다의 파고계에서는 15시 16분에 +5.77m를 기록했으나, 15시 23분 -5.05m를 기록하며 크기 약 11m의 파도가 들이닥쳤다. 가마이시 앞바다에 설치된 해저케이블식 수압계의 해수면 변동 기록(TM1, TM2)에서는 해수면이 2m 정도 상승한 후 약 11분 후에는 3m 정도 해수면이 급상승했다. 처음 일어난 완만한 높이의 해일은 판 경계의 비교적 깊은 곳에서 일어난 단층 활동으로 생겨난 것이며, 이후 만들어진 급경사의 높은 해일은 해구 근처 얉은 곳의 대규모 단층 파괴로 생겨난 것으로 추측한다.

한편, 이 두가지 서로 다른 해일은 다른 파원에서 발생했다는 추정도 나왔다. 해저 전위자력 관측 결과에서 긴 파장의 완만한 높이 해일은 미야기현 앞바다의 포괄적인 단층의 미끄럼으로 발생했으며, 짧은 파장의 큰 높이 해일은 진원에서 약 100km정도 떨어진 북동쪽 해구 부근이 파원으로 추측되고 있으며, 이곳은 메이지 산리쿠 해역 지진 당시 해일이 일어났던 파원으로 추정되는 곳이다. 이중 단파장 해일은 진원에서 약 150km 떨어진 북동쪽 일본 해구에서 일어난 해저 사태로 일어났을 수도 있으며, 이 때문에 쓰나미가 거대해졌을 수도 있다. 또한, 일본 해양연구개발기구의 조사에 따르면 지진의 단층으로 추정되던 해구 주변의 지형 변형을 조사한 결과, 해저 산사태가 있었을 가능성이 높다고 발표했다.

10.1.4. 일본 각지의 쓰나미 피해

15m가 넘는 쓰나미가 닥쳤던 미야기현 오나가와정에서는 철근 콘크리트 건물의 기초 부분이 땅에서 빠져 옆으로 넘어지는 세계적으로도 드문 현상이 일어났다. 정 행정기관 측에서는 이 쓰러진 건물은 피해 자료로 보존할 계획을 가졌으나, 후에 해체되었다.

센다이 평야의 나토리강, 나루세강, 아부쿠마강, 나나키타강 등의 하천은 수km까지 해일이 거슬러 올라갔다.

10.2. 일본 국외

태평양 지진해일 경보 센터는 지진 발생 1시간 45분 후인 하와이 현지 시각 기준 3월 10일 21시 31분에 미국 하와이에 지진해일 경보를 발령했다. 이 외에도 러시아, 뉴질랜드, 남미의 칠레를 포함한 태평양 연안의 50개 국가, 지역에 지진해일 경보를 발령했다. 러시아에서는 쿠릴 열도 해안 거주민 11,000명을 대피시켰다.

미국 지진해일 경보 센터는 캘리포니아주 해안 일부, 오리건주 해안 전역, 알래스카주 서부 해안에 쓰나미 경보를 내렸다. 워싱턴주, 캘리포니아주 해안 일부, 알래스카주 일부, 캐나다 브리티시컬럼비아주에선 쓰나미 주의보를 내렸다. 캘리포니아와 오리건주에선 최대 2.4m의 지진해일을 관측했으며 일부 항구가 지진 해일의 피해로 파괴되었다. 특히 미국 오리건주의 커리군은 부르킹스 항구 파괴를 포함하여 700만 달러의 피해를 입었으며 미국 연방재난관리청(FMEA)의 백만 달러 긴급 원조금을 받았다. 밴쿠버섬에도 최대 1m의 지진해일이 덮쳐 일부 배가 떠내려가는 피해를 입었으며 긴급 피난이 이뤄졌다.

필리핀에서는 동부 해안에서 최대 0.5m의 해일이 덮쳤다. 인도네시아에서도 일부 해안에 해일이 덮쳐 자야푸라에선 19명이 집을 잃어 난민이 되었다. 파푸아뉴기니 동세픽주의 주도인 웨와크에선 보람 병원의 환자 100여명이 대피하였으며 400만 달러의 피해를 입었다. 미드웨이 환초엔 1.5m 높이의 해일이 환초 해안가를 덮쳐 미드웨이 환초 국립자연보호구역의 바닷새 11만 마리가 폐사하였다.

대한민국에서는 지진 발생 후 수분 만에 울릉도와 동해안 일부 지역에서 약 0.1 m의 약한 쓰나미가 관측되었고, 일본 남쪽을 거쳐온 지진해일이 제주도와 남해안에 최대 0.2~0.3 m의 파고를 기록하였다. 대한민국에서 이 지진의 쓰나미로 발생한 피해는 없었다.

유럽 우주국의 엔비셋(Envisat) 인공위성이 촬영한 사진에서 남극 설즈버거 만에 있는 설즈버거 빙붕 인근 해상(남위 77도, 서경 148도)에 길이 9.5km, 폭 6.5km, 높이 80m의 빙산이 표류하고 있던 것이 밝혀졌는데, 2011년 8월 9일 NASA의 발표에서 이 빙산은 지진에 따른 높이 0.3m의 쓰나미가 빙붕을 파괴하여 거대한 빙산이 만들어진 것으로 확인되었다.

(데이터는 모두 미국 해양대기청(NOAA)의 자료)

10.3. 태평양 반사파 쓰나미

도호쿠 지방 태평양 해역 지진으로 발생한 쓰나미는 태평양을 건너 남미 칠레의 탈카우아노 관측소에서 2m 높이로 관측되었다. 이 쓰나미의 반사파는 다시 태평양을 건너 일본으로 돌아와, 지진 발생 47-48시간 후 오나하마, 오와세, 구시모토 험조소에서 30-60cm의 해일을 발생시켰다.

[[File:https://cdn.onul.works/wiki/source/194fb5f7ad0_6c5898bf.jpg|thumb|left|쓰나미 도착에 대비하여 더 높은 곳으로 이동된 어선들, 칠레 피칠레무(Pichilemu)]

하와이의 태평양 쓰나미 경보 센터(Pacific Tsunami Warning Center)(PTWC)는 태평양 지역에 쓰나미 주의보와 경보를 발령했다. UTC 7시 30분에는 태평양 전역에 광범위한 쓰나미 경보를 발령했다. 러시아는 쿠릴 열도(Kuril Islands) 해안 지역에서 1만 1천 명의 주민을 대피시켰다. 미국 국립 쓰나미 경보 센터(National Tsunami Warning Center)는 캘리포니아(California) 대부분, 오리건(Oregon) 전체, 알래스카(Alaska) 서부 해안 지역에 쓰나미 경보를, 알래스카 대부분, 워싱턴과 캐나다 브리티시컬럼비아(British Columbia) 태평양 해안선에는 쓰나미 예비 경보를 발령했다.

캘리포니아(California)와 오리건(Oregon)에서는 최대 2.4m 높이의 쓰나미가 일부 지역을 강타하여 부두와 항구에 피해를 입히고 1천만 달러 이상의 피해를 입혔다. 오리건주 커리 카운티(Curry County, Oregon)에서는 1100m의 부두가 파괴되는 등 700만 달러의 피해가 발생했고, 이 카운티는 FEMA로부터 100만 달러 이상의 긴급 지원금을 받았다. 캐나다 밴쿠버 섬(Vancouver Island)에는 최대 1m 높이의 파도가 강타했다. 일부 지역에서는 대피령이 내려졌고, 파도가 강타한 후 12시간 동안 섬 주변 해역에서 선박 운항이 금지되어 많은 섬 주민들이 출근할 수 없게 되었다.

필리핀(Philippines)에서는 최대 0.5m 높이의 파도가 동쪽 해안을 강타했다. 인도네시아 자야푸라(Jayapura, Indonesia)의 해안가에 있는 일부 주택이 파괴되었다. 파푸아뉴기니 동셉픽(East Sepik) 웨왁(Wewak) 당국은 파도가 덮치기 전에 도시의 보람 병원에서 100명의 환자를 대피시켰고, 약 400만 달러의 피해가 발생했다. 하와이는 공공 시설 피해만 300만 달러로 추산했고, 포시즌스 리조트 후알랄라이(Four Seasons Resort Hualalai)와 같은 리조트 호텔을 포함한 사유 재산 피해는 수천만 달러로 추산되었다. 1.5m 높이의 파도가 미드웨이 환초(Midway Atoll)의 암초 입구와 스핏 섬을 완전히 덮어 미드웨이 환초 국립 야생 동물 보호구역(Midway Atoll National Wildlife Refuge)에서 11만 마리 이상의 번식 중인 해조류(seabirds)가 죽었다고 보고되었다. 통가(Tonga)와 뉴질랜드를 포함한 일부 다른 남태평양 국가들과 미국의 영토인 아메리칸사모아(American Samoa)와 괌(Guam)에서는 평소보다 큰 파도가 관측되었지만 큰 피해는 보고되지 않았다. 그러나 괌에서는 일부 도로가 통제되었고 저지대 주민들이 대피했다.

멕시코와 남아메리카의 태평양 연안에서 쓰나미가 관측되었지만 대부분의 지역에서는 거의 또는 전혀 피해가 없었다. 페루(Peru)에서는 1.5m 높이의 파도가 관측되었고 300채 이상의 주택이 피해를 입었다. 칠레(Chile)에서는 3m 높이의 파도가 200채가 넘는 주택에 피해를 입혔다. 갈라파고스 제도(Galápagos Islands)에서는 지진 발생 20시간 후, 쓰나미 경보가 해제된 후 3m 높이의 파도가 덮치면서 260가구가 지원을 받았다. 섬의 건물들이 많은 피해를 입었고 한 명이 부상을 당했지만 사망자는 보고되지 않았다.

쓰나미는 13,000km 떨어진 남극(Antarctica)의 술츠베르거 빙붕(Sulzberger Ice Shelf)에서 빙산(iceberg)을 떨어뜨렸다. 가장 큰 빙산은 9.5 x 6.5km (약 맨해튼 섬(Manhattan Island) 면적)이고 두께는 약 80m였다. 총 125km²의 빙하가 떨어져 나갔다.

2012년 4월 현재 쓰나미 잔해가 전 세계에 퍼져 있는데, 알래스카의 미들턴 섬(Middleton Island)에서 발견된 축구공과 캐나다 브리티시컬럼비아에서 발견된 일본 오토바이가 그 예이다.

11. 긴급지진속보

일본 기상청은 2011년 3월 11일 14시 46분 40.2초 이시노마키 오우리 관측점에서 초기 진동(P파)를 감지한 지 5.4초 후인 14시 46분 46.7초에 긴급지진속보 예보 제1보를 발표했다. 이어서 8.6초 후인 14시 46분 48.8초에는 미야기현, 이와테현, 아키타현, 야마가타현, 후쿠시마현에 일반용 긴급지진속보를 발표했다. 진도7을 관측한 구리하라시에서는 긴급지진속보 발표부터 S파 도달까지 약 15초 간격이 있었다.

하지만, 처음 발표된 긴급지진속보는 예측 진도와 실제 진도에 큰 차이가 있었다. 지진 감지 5.4초 후에 발표된 예보 제1보는 Mj 4.3, 최대진도 1로 과소평가되었으며, 일반인용 긴급지진속보가 발표된 것은 지진 감지 8.6초 후 규모 M7.2로 추정한 예보 제4보부터였다. 또한, 진도 5약 이상의 강한 흔들림이 있었던 아오모리현, 간토 고신에쓰 지방에는 일반인용 긴급지진속보가 발표되지 않아 해당 지역 주민들은 민방 텔레비전, 라디오 프로그램, 휴대전화 긴급문자 등으로 지진 알림을 받지 못했다.

일본 기상청 기상연구소는 이러한 과소평가의 원인으로 최대 진폭이 추정 진도 한계까지 도달한 것, 진원역의 확대를 고려하지 못한 것, 지진의 첫 진폭이 과거 사례에 비해 매우 작았던 점 등을 꼽았다. 또한, 속보 제14보에서 이바라키현 북부도 진도 5약 이상이 예상되었으나 경보 갱신 조건인 60초 이내를 넘어서 발표되지 않았다.

본진 후, 긴급지진속보가 지진을 과도하게 예측하거나 강한 지진에서도 발표되지 않는 오류가 발생했다. 일본 기상청은 이 현상의 원인이 다른 장소에서 거의 동시에 일어난 여러 지진을 하나의 지진으로 처리하는 오류와, 정전이나 통신망 두절로 데이터 처리에 사용할 지진계의 수가 급감했기 때문이라고 발표했다. 이후 일본 기상청은 거의 동시에 일어난 지진 중 긴급지진속보(경보) 발표 대상이 아닌 소규모 지진을 계산대상에서 제외하여 서로 다른 2개의 지진을 하나의 지진으로 처리하는 빈도를 줄이는 테스트를 하였다.

12. 피해 및 영향

동일본대지진으로 명명된 이 지진으로 인한 일본의 피해는 지진 자체 외에도 지진 해일, 화재, 액상화 현상, 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고, 대규모 정전 등 다방면의 2차 피해를 합쳐 1도 9현에 재해구조법의 적용을 받았다. 일본 소방청이 발표한 사망자 및 신고된 실종자 수는 모두 19,689명으로 해일 피해를 집중적으로 입은 도호쿠 지방 태평양 연안 지역을 중심으로 간토 지방이나 홋카이도에서도 사망자가 나왔다. 이 사망자 및 실종자수는 메이지 시대 이후 일본의 지진 피해로는 간토 대지진의 10만 5천명, 메이지 산리쿠 해역 지진의 21,959명에 이어 세 번째로 높은 수로, 한신·아와지 대진재 당시 사상자인 6,437명을 크게 웃돌아 태평양 전쟁 이후 일본 내에서 가장 많은 사상자를 낸 자연재해가 되었다.

쓰나미와 원전 사고의 영향을 동시에 받은 후쿠시마현 하마도리를 중심으로 인근 지역이 복합재해가 일어나고 있으며, 피난구역으로 지정되면서 구조, 수색 활동이 중단되기도 하였다. 60세 이상 고령자는 사망자 전체의 65.8%를 차지한다. 특히, 오카와 초등학교에서 발생한 쓰나미 참사로 학생 108명 중 74명과 교사 13명 중 10명이 사망했다.

2021년에 발표된 공식 수치는 사망 19,759명, 실종 2,553명이다. 미야기현에서 10,567명, 이와테현에서 5,145명, 후쿠시마현에서 3,920명, 이바라키현에서 66명, 지바현에서 22명, 도쿄도에서 8명, 가나가와현에서 6명, 토치기현에서 4명, 아오모리현과 야마가타현에서 각각 3명, 군마현, 사이타마현, 홋카이도에서 각각 1명이 사망했다. 주요 사망 원인은 익사(90.64%), 화상(0.9%) 및 기타(4.2%, 대부분 무거운 물체에 깔림)였다.

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📌 열 고정 해제

사망자 수가 가장 많은 지역

현(県)	시정촌(市町村)	사망자 수	실종자 수
미야기현	이시노마키	3,553	418
이와테현	리쿠젠타카타	1,606	202
미야기현	케센누마	1,218	214
미야기현	히가시마쓰시마	1,132	23
후쿠시마현	미나미소마	1,050	111
이와테현	카마이시	994	152
미야기현	나토리	954	38
미야기현	센다이	923	27
이와테현	오쓰치	856	416
미야기현	야마모토	701	17
이와테현	야마다	687	145
미야기현	미나미산리쿠	620	211
미야기현	오나가와	615	257

지진과 그로 인한 쓰나미로 인한 피해의 정도와 규모는 엄청났으며, 대부분의 피해는 쓰나미에 의해 발생했다. 일본 국가경찰청은 2011년 4월 3일 지진과 쓰나미로 건물 4만 5700채가 파괴되고 14만 4300채가 손상되었다고 밝혔다. 지진과 쓰나미로 일본에는 약 2400만~2500만 톤의 잔해가 발생했다. 2018년 9월 10일 보고서에 따르면, 건물 12만 1778채가 "완전히 붕괴"되었고, 28만 926채가 "반파", 69만 9180채가 "부분적 손상"을 입었다. 일본 총리 간 나오토는 "제2차 세계 대전 종전 후 65년 동안 일본이 겪은 가장 힘들고 어려운 위기"라고 말했습니다.

지진 후 저온과 강설이 주요 우려 사항이었다. 지역에 따라 쓰나미 직전이나 직후에 눈이 내리기 시작했다. 사망자가 가장 많은 도시인 이시노마키에서는 지진 발생 후 몇 시간 이내에 눈이 내리기 시작했다.

지진 후 일본의 모든 항구가 잠시 폐쇄되었지만, 도쿄 이남의 항구는 곧 다시 문을 열었다. 치바 항과 가시마 항구가 피해를 입었지만, 히타치나카, 히타치, 소마, 시오가마, 케센누마, 오후나토, 카마시, 미야코 항구도 피해를 입고 선박 운항이 중단되었다. 도쿄 항은 경미한 피해를 입었다. 도쿄 디즈니랜드 주차장에서는 토양 액상화 현상이 발생했다.

스카가와에서 후지누마 관개 댐이 붕괴되었고, 이로 인해 홍수가 발생하고 다섯 채의 집이 유실되었다.

일본 경제산업성에 따르면, 동북일본 지역의 도호쿠 전력이 공급하는 약 440만 가구가 정전되었다. 도쿄전력은 지진으로 인한 전력 부족으로 3월 14일부터 순차적 정전(rolling blackout)을 시작했다. 간토 지역 소비자들의 자발적인 전력 사용량 감소는 예상되는 정전 빈도와 지속 시간을 줄이는 데 도움이 되었다.

간사이 전력은 자사 시스템이 60Hz로 작동하는 반면, 도쿄전력과 도호쿠 전력은 50Hz로 작동하기 때문에 전력을 공유할 수 없었다.

이치하라에 위치한 코스모 오일의 정유 공장이 지진으로 인해 화재가 발생했다. 센다이에서는 닛폰 오일이 소유한 정유 공장도 지진으로 인해 화재가 발생했다.

일본의 교통망은 심각한 혼란을 겪었다. 일본 북부를 연결하는 도호쿠 자동차도의 많은 구간이 파손되었다. 이 고속도로는 2011년 3월 24일까지 일반인에게 재개통되지 않았다. 도쿄에서는 모든 철도 운행이 중단되어, 도시 전역의 주요 역에 약 2만 명이 발이 묶였다.

신칸센 고속열차는 탈선 사고가 없었지만, 운행은 중단되었다. 도카이도 신칸센은 같은 날 늦게 제한된 운행을 재개하여 다음 날 정상 운행을 회복했고, 조에쓰 신칸센과 나가노 신칸센은 3월 12일 늦게 운행을 재개했다.

오나가와 역에서 언덕 위로 떠밀려간 키하 40계열 열차와 이시노마키의 파손된 전봇대 사진

미야기현의 일본 자위대 마쓰시마 비행장은 쓰나미에 휩쓸려 침수되었다. 인명 피해는 없었지만, 쓰나미로 제21전투훈련대대의 미쓰비시 F-2 전투기 18대 전부가 피해를 입었다.

19개 현에 걸쳐 754건의 문화재가 피해를 입었는데, 이 중에는 5건의 일본의 국보와 160건의 중요문화재가 포함되어 있다.

13. 반응 및 지원 노력

쓰나미경보가 발령되자 연안 지역의 소방국, 소방단, 경찰, 자위대방재국, 지자체 담당자들이 시민들의 피난 유도를 도왔으나, 이 과정에서 쓰나미로 순직하거나 부상을 입은 사람들도 많았다. 지진 당일부터 일본 각 소방국의 긴급소방원조대 및 경찰광역긴급구조대가 파견되어 원전 피난 지역을 포함한 피해 지역의 구호, 구조, 수색, 경비 활동을 하였다. 최대 약 6,100명, 총 약 28,600명에 파견단까지 합치면 약 10만명의 소방대원이 파견되어 구호 활동을 하였다. 또한 최대 약 4,900명, 6월 말 기준까지 4,000명 이상의 경찰관이 파견되었고, 일본 해상보안청 직원도 파견되어 항만 지역 복구, 구조, 수색 작전을 맡았다. 일본 자위대 대원도 최대 107,000명, 7월 21일 기준 23,000명이 파견되어 구조, 수색, 휴식 지원과 피해 지역 복구 활동을 하였으며, 7월 하순에는 이와테현과 미야기현에, 12월 하순에는 원전 사고 대응을 포함하여 후쿠시마현의 구호 활동을 마쳤다.

일본 내 많은 기업과 단체들도 지진후 식량 및 자금 지원을 하고 있다. 또한 통신, 보도기업에서 재해용전언판, 안부 정보 제공 및 정보 인프라 지원 사업을 실시하여 지진 영향에 따른 다양한 지원 및 서비스를 제공하고 있다.

지진 직후부터 유엔을 비롯한 다양한 국제기구와 미국, 러시아 등 세계 각국이 일본의 지진 피해에 대한 지원을 하였다. 특히 미국은 원자력 항공모함 USS 로널드 레이건을 파견하여 구조를 지원하는 도모다치 작전을 펼쳤다. 또한 외국의 공식적 지원 외에도 다양한 단체, 조직들이 일본 지진 피해에 대한 지원을 하였다.

이러한 지원 활동에 힘입어 일본한자능력검정시험협회에서는 2011년 올해의 한자로 '絆'(얽힐 반)을 선정했다.

지진 구호 및 복구를 지원하기 위한 동일본대진재부흥기본법이 2011년 6월 20일에 가결돼 6월 24일부터 시행되었으며, 국가재건업무를 일원화하기 위해 2012년 2월 10일 일본 부흥청이 설치되었다. 쓰나미 피해를 입은 지역을 중심으로 가설주택과 지역 기간산업인 수산업에 가장 중요한 항만 인프라 복구를 중심으로 부흥 계획을 하고 있다. 그러나, 초기부터 원전 사고나 계획정전과 관련된 사고를 중심으로 일본 정부나 도쿄전력의 대응이 상당히 늦다는 비판이 일었다.

14. 보도

일본방송협회(NHK) 및 각 민영 방송사는 지진 당일 오후 3시 이후, 지진에 관한 임시 특보 프로그램을 방송하였으며 예능 프로그램을 비롯하여 방송이 예정되어 있던 모든 프로그램을 취소했다. 각 민영 방송사는 광고를 송출하지 않고 내내 임시 특보 프로그램을 방송하였으며, NHK는 지상파 및 위성방송 텔레비전 5채널, 라디오 3채널에서 모두 지진에 관한 특보를 송출했는데, 텔레비전 채널 중에서는 NHK 종합 텔레비전, NHK 위성 제1텔레비전, NHK 위성 제2텔레비전, NHK 디지털 위성 하이비전이 지진 보도를 방송했으며, NHK 교육 텔레비전은 지진 보도 및 안부 정보 프로그램을 방송했다. 라디오 채널 중에서는 NHK 라디오 제1방송이 지진 보도를, NHK 라디오 제2방송에서는 외국어로 지진 보도 프로그램을 방송했다. 또한, NHK 라디오 제1방송은 인터넷으로 실시간으로 라디오를 송출했다.

NHK와 민영 방송국의 각 프로그램들은 "정전 등으로 텔레비전을 볼 수 없는 시청자들을 배려"하기 위하여 니코니코 동화, Ustream 등으로 프로그램을 재송신했다. 니코니코 동화에서는 NHK와 후지 TV의 허가를 받는 형식으로 '니코니코 생방송'에서 두 방송사의 방송을 실시간으로 전달했으며, 독자적인 방송 송출은 이루어지지 않았다. 두 채널은 별도의 결제 없이 시청할 수 있도록 했다. Ustream에서는 NHK, TV 아사히, TBS, 후지 TV, TV 가나가와의 실시간 방송 송출이 이루어졌다.

지진 발생 후 정전 지역과 쓰나미 피해 지역을 중심으로 정보 부족이 발생했다. 기존의 언론들은 특별 편제를 구성하여 지진 관련 보도를 했다. 반면, 기존에는 볼 수 없었던 소셜 미디어를 통한 간편성과 양방향성을 특징으로 하는 정보 발신 및 획득이 널리 이용되었다. 그러나 동시에 사이버범죄가 발생하거나, 가짜뉴스 및 체인 메일이 잘못된 정보를 유포하는 등의 문제도 발생했다. 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고와 관련해서도, 풍평 피해, 건강에 대한 영향 및 각종 기준을 둘러싼 정보의 혼란, 방사능 피폭에 대한 낙관론과 위험론 양측 주장의 대립, 일본의 원자력 정책을 둘러싼 논의 등 다양한 측면에 파문을 불러일으켰다.

15. 지진학계의 영향

지진학자들은 1923년 간토 대지진과 같은 장소, 즉 도쿄 남서쪽의 사가미 해협에서 매우 큰 지진이 발생할 것이라고 예상했다. 일본 정부는 소위 도카이 지진이 발생할 것으로 예상되는 그 지역에서 1976년부터 판의 움직임을 추적해 왔다. 그러나 도쿄 북동쪽 373 km에서 발생한 도호쿠 지진은 지진학자들에게 예상치 못한 일이었다. 일본 해구가 대규모 지진을 일으키는 것으로 알려져 있었지만, 8.0 이상의 규모의 지진을 발생시킬 것이라고는 예상되지 않았다. 일본 정부가 설립한 지진 연구 촉진 본부는 그 후 일본 주변 해구형 지진의 장기적 위험을 재평가했으며, 2011년 11월 869년 산리쿠 지진에 대한 연구 결과, 규모 w}}/M{{sub^영어 8.4~9.0의 유사한 지진이 평균 600년마다 일본 북동부 태평양 연안에서 발생할 것이라고 발표했다. 또한 쓰나미 규모(Mt)가 8.6~9.0인 쓰나미 지진(1896년 산리쿠 지진과 유사하게 2011년 도호쿠 지진의 Mt는 9.1~9.4였다)이 30년 이내에 발생할 확률은 30%였다.

이 지진은 과학자들에게 지진 발생 과정을 매우 자세하게 모델링하기 위한 방대한 데이터를 수집할 기회를 제공했다. 이 데이터는 건물의 진동 반응 및 기타 영향에 대한 전례 없는 정보를 제공하여 다양한 방식으로 활용될 것으로 예상된다. 지진으로부터 얻은 중력측량 데이터는 지진파보다 중력장이 더 빠르게 이동하기 때문에 지진 모델에 비해 경보 시간 증가 모델을 만드는 데 사용되었다.

연구원들은 또한 이 지진의 경제적 영향을 분석하고 도호쿠 지역에서 시작된 충격이 기업 간 공급망을 통해 전국적으로 확산되는 모델을 개발했다.

재해의 전모가 밝혀진 후, 연구원들은 재해와 관련된 모든 디지털 자료를 온라인 검색 가능한 아카이브에 수집하여 재해 발생 중 및 이후의 사건에 대한 미래 연구의 기초를 형성하는 프로젝트를 곧 시작했다. 일본 디지털 아카이브는 영어와 일본어로 제공되며 매사추세츠주 케임브리지에 있는 하버드 대학교의 레이쇼어 일본 연구소에서 호스팅된다. 아카이브에서 나온 최초의 연구 중 일부는 암스테르담의 디지털 방법 이니셔티브가 2014년에 발표한 재해 당시 트위터 사용 패턴에 대한 논문이다.

2011년 재해 이후, 유엔 국제재해경감전략은 2015년 3월 도호쿠에서 세계 재해 위험 감소 회의를 개최했으며, 이 회의는 국제 개발 기관이 사후 대응이 아닌 재해 발생 전에 조치를 취하도록 지침을 제공하는 센다이 프레임워크 문서를 작성했다. 이때 일본 재해 관리청(내각부 방재계획)은 일본어와 영어로 된 이중 언어 가이드인 일본의 재해 관리를 발간하여 여러 가지 자연 재해와 각각의 예상 사태에 대한 준비 상황을 개략적으로 설명했다. 2016년 가을, 일본 국립 지구과학 및 재해 복원력 연구소(NIED; 일본어 약칭, 방재과학; 전체 명칭 방재과학기술연구소)는 일본 전역의 위치, 재해 시간 및 날짜를 시각적으로 표시하는 온라인 대화형 "일본 재해 연표 지도, 416~2013"(일본어로 된 지도 레이블)을 시작했다.

2012~2013년에 실시된 과학 탐험인 일본 해구 고속 시추 프로젝트는 지진 단층대를 통과하여 해저 시추공을 시추하고 2011년 지진과 쓰나미를 일으킨 단층의 파열 메커니즘과 물리적 특성에 대한 중요한 데이터를 수집했다.

15.1. 장기적 지진 예측 검토

동일본대지진은 일본 정부가 지금까지 추측했던 도호쿠 지방 태평양 연안 지역 지진의 규모와는 전혀 다른 규모의 지진이었기 때문에, 일본 정부 지진조사위원회에서는 도카이 지진, 도난카이 지진, 난카이 지진 등 해구 지역 지진 장기적 예측을 재검토하기로 하였다. 2011년 11월 산리쿠에서 보소 연안 사이 지역의 지진 장기적 예측 발표에서 이번 동일본대지진과 비슷한 규모의 지진(M_w8.4-9.0)이 평균 600년의 주기로 오고 있다고 말했다. 또한, 산리쿠에서 보소 연안 사이 일본 해구 인근 지역의 해일 규모인 8.6-9.0 Mt(1896년 산리쿠 지진과 유사하게 2011년 도호쿠 지진의 Mt는 9.1~9.4였다)의 쓰나미 지진이 30년 안에 일어날 확률이 30%라고 발표했다. 하지만 이번 발표는 기존에 사용했던 예측 방법을 이용한 추측이라 향후 한층 더 검토할 예정이 있다고 덧붙였다.

이 지진은 과학자들에게 지진 발생 과정을 매우 자세하게 모델링하기 위한 방대한 데이터를 수집할 기회를 제공했다. 이 데이터는 건물의 진동 반응 및 기타 영향에 대한 전례 없는 정보를 제공하여 다양한 방식으로 활용될 것으로 예상된다. 지진으로부터 얻은 중력측량 데이터는 지진파보다 중력장이 더 빠르게 이동하기 때문에 지진 모델에 비해 경보 시간 증가 모델을 만드는 데 사용되었다.

연구원들은 또한 이 지진의 경제적 영향을 분석하고 도호쿠 지역에서 시작된 충격이 기업 간 공급망을 통해 전국적으로 확산되는 모델을 개발했다.

재해의 전모가 밝혀진 후, 연구원들은 재해와 관련된 모든 디지털 자료를 온라인 검색 가능한 아카이브에 수집하여 재해 발생 중 및 이후의 사건에 대한 미래 연구의 기초를 형성하는 프로젝트를 곧 시작했다. 일본 디지털 아카이브는 영어와 일본어로 제공되며 매사추세츠주 케임브리지에 있는 하버드 대학교의 레이쇼어 일본 연구소에서 호스팅된다.

2011년 재해 이후, 유엔 국제재해경감전략은 2015년 3월 도호쿠에서 세계 재해 위험 감소 회의를 개최했으며, 이 회의는 국제 개발 기관이 사후 대응이 아닌 재해 발생 전에 조치를 취하도록 지침을 제공하는 센다이 프레임워크 문서를 작성했다. 이때 일본 재해 관리청(내각부 방재계획)은 일본어와 영어로 된 이중 언어 가이드인 일본의 재해 관리를 발간하여 여러 가지 자연 재해와 각각의 예상 사태에 대한 준비 상황을 개략적으로 설명했다.

2012~2013년에 실시된 과학 탐험인 일본 해구 고속 시추 프로젝트는 지진 단층대를 통과하여 해저 시추공을 시추하고 2011년 지진과 쓰나미를 일으킨 단층의 파열 메커니즘과 물리적 특성에 대한 중요한 데이터를 수집했다.

15.2. 지진 해일 가능성 검토

일본 국가중앙방재회의의 전문조사회에서는 동일본대지진을 교훈으로 지진 해일 대책을 재검토했다. 과거 문헌 등에서 확실하게 지진의 전체 윤곽이 드러나는 확실한 지진만을 고려하여 미래 지진 예측에 사용했으나, 이제는 정확도가 낮더라도 생각할 수 있는 최대의 지진을 고려하기로 하였다. 또한 동일본대지진의 쓰나미가 방파제를 넘어 막대한 피해를 입힌 것이 드러나자 쓰나미 크기에 따라 다르게 주민 피난을 중심으로 종합적인 대책을 짜기로 하였다. 최대 높이의 해일과 방조제가 침수를 막을 수 있는 자주 오는 해일 2가지를 서로 구분해서 상정하여 대책을 세워야 한다는 주장이 나왔다.

지진학자들은 1923년 간토 대지진과 같은 장소, 즉 도쿄 남서쪽의 사가미 해협에서 매우 큰 지진이 발생할 것이라고 예상했다. 일본 정부는 도카이 지진이 발생할 것으로 예상되는 그 지역에서 1976년부터 판의 움직임을 추적해 왔다. 그러나 도쿄 북동쪽 373 km에서 발생한 도호쿠 지진은 지진학자들에게 예상치 못한 일이었다. 일본 해구가 대규모 지진을 일으키는 것으로 알려져 있었지만, 8.0 이상의 규모의 지진을 발생시킬 것이라고는 예상되지 않았다. 일본 정부가 설립한 지진 연구 촉진 본부는 그 후 일본 주변 해구형 지진의 장기적 위험을 재평가했으며, 2011년 11월 869년 산리쿠 지진에 대한 연구 결과, 규모 8.4~9.0의 유사한 지진이 평균 600년마다 일본 북동부 태평양 연안에서 발생할 것이라고 발표했다. 또한 쓰나미 규모(Mt)가 8.6~9.0인 쓰나미 지진(1896년 산리쿠 지진과 유사하게 2011년 도호쿠 지진의 Mt는 9.1~9.4였다)이 30년 이내에 발생할 확률은 30%였다.

이 지진은 과학자들에게 지진 발생 과정을 매우 자세하게 모델링하기 위한 방대한 데이터를 수집할 기회를 제공했다. 이 데이터는 건물의 진동 반응 및 기타 영향에 대한 전례 없는 정보를 제공하여 다양한 방식으로 활용될 것으로 예상된다. 지진으로부터 얻은 중력측량 데이터는 지진파보다 중력장이 더 빠르게 이동하기 때문에 지진 모델에 비해 경보 시간 증가 모델을 만드는 데 사용되었다.

연구원들은 또한 이 지진의 경제적 영향을 분석하고 도호쿠 지역에서 시작된 충격이 기업 간 공급망을 통해 전국적으로 확산되는 모델을 개발했다.

재해의 전모가 밝혀진 후, 연구원들은 재해와 관련된 모든 디지털 자료를 온라인 검색 가능한 아카이브에 수집하여 재해 발생 중 및 이후의 사건에 대한 미래 연구의 기초를 형성하는 프로젝트를 곧 시작했다. 일본 디지털 아카이브는 영어와 일본어로 제공되며 매사추세츠주 케임브리지에 있는 하버드 대학교의 레이쇼어 일본 연구소에서 호스팅된다.

2011년 재해 이후, 유엔 국제재해경감전략은 2015년 3월 도호쿠에서 세계 재해 위험 감소 회의를 개최했으며, 이 회의는 국제 개발 기관이 사후 대응이 아닌 재해 발생 전에 조치를 취하도록 지침을 제공하는 센다이 프레임워크 문서를 작성했다. 이때 일본 재해 관리청(내각부 방재계획)은 일본어와 영어로 된 이중 언어 가이드인 일본의 재해 관리를 발간하여 여러 가지 자연 재해와 각각의 예상 사태에 대한 준비 상황을 개략적으로 설명했다.

2012~2013년에 실시된 과학 탐험인 일본 해구 고속 시추 프로젝트는 지진 단층대를 통과하여 해저 시추공을 시추하고 2011년 지진과 쓰나미를 일으킨 단층의 파열 메커니즘과 물리적 특성에 대한 중요한 데이터를 수집했다.

15.3. 쓰나미 경보에 대한 검토

동일본대지진은 처음 발표된 지진 해일의 예상 높이가 실제 높이보다 매우 낮게 예보되어 피난이 늦어져 피해가 더 커졌다. 이는 일본 기상청이 지진 발생 직후에 산출한 모멘트 규모 M8 이상의 초거대지진을 과소평가했기 때문이었다.

따라서 일본 기상청은 쓰나미 경보를 개선하고 규모 8을 초과할 경우에는 그 해역에서 예상되는 최대 규모에 따른 쓰나미경보 제1보를 발표하기로 했다. 쓰나미 경보 발표는 보통 3분 내로 나오며, 기상청 규모를 기준으로 발표한다. 그러나, 강한 흔들림이 느껴지는 지역이 매우 넓거나 쓰나미 지진으로 추정되는 경우 등 일본기상청 규모가 과소평과될 수 있는 지진 같은 경우에는 미리 상정되었던 최대 규모나, 그전까지 관측되었던 기록에서 얻은 기타 적정한 규모를 이용하여 제1보를 발표하게 되었다. 이런 경우에는 규모의 추정이 어려우며, 최대한 위기감을 만들기 위해 제1보의 쓰나미 높이를 그냥 "거대"라고만 발표한다. 그리고 시간이 지남에 따라 정확한 쓰나미경보 높이를 발표하게 된다. 또한 동일본대지진이 일어났을 때 첫 파고를 '0.2m'같이 낮게 발표되어 주민들이 방심하여 피난이 늦었다는 점을 반영, 후속 해일이 올 때까지 파고를 '측정 중'이라고 띄우게 하였다. 이같은 새로운 쓰나미경보는 2013년 3월 7일부터 운영하기 시작했다.

15.4. 정보 공개/알림

원자력 사고 관련 정보 및 확산 예측 자료 공개, 계획정전 발표 등의 중요한 사안에 대해서 일본 정부와 도쿄전력이 발표 및 대처가 굉장히 느리다는 지적을 받았다. 이에 대해서 응급상황시 일원화된 지휘체계를 갖춘 사고지휘소에서 발표 및 지시를 담당하여 위기 커뮤니케이션 관점에서 적극적으로 재해 시 정보 제공이나 알림을 해야 한다는 주장도 일고 있다.

또한 원전 사고와 관련된 사고 상황 및 확산 예측 정보 공개, 계획 정전 발표 등에 대해 정부와 도쿄전력 등이 정보 공개가 늦거나, 공개해야 한다는 비판을 받는 사례가 많았다. 이에 대해 미국의 사고 지휘본부라 불리는 전문 정보관이 지휘 및 홍보를 담당하는 시스템을 참고하여, 위기 관리 커뮤니케이션의 관점에서 재해 시 정보 제공 및 홍보 활동을 재검토해야 한다는 전문가 의견도 있다.