芝加哥大學等多個研究機構團隊於21日在《科學》期刊發表的最新研究，2011年東日本大地震發生後，日本全境曾出現一次幾乎同步的地表微幅移動現象。研究指出，在主震發生約15分鐘內，日本多數觀測站的地面整體向東位移，幅度約為數毫米等級，其中東北地區最為明顯，最大超過5.5毫米，中部與中國地方也觀測到約4毫米以上的變化。
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根據日媒《神戶新聞》的報導，研究團隊透過衛星定位與地震儀數據交叉分析後推測，這種整體性位移可能與地震波在地球深部結構中的反射與傳遞有關。他們提出，主震產生的S波在地核邊界反射後返回地表，進而影響多個板塊邊界的瞬間應力分布，造成廣域地殼同步偏移。不過此機制仍屬研究階段，學界仍在進一步驗證其成因。
另一方面，東日本大地震本身發生於2011年3月11日，震央位於宮城縣牡鹿半島東南方約130公里的太平洋海域，規模達矩震級9.0至9.1，是日本有紀錄以來最強地震之一，震源深度約24公里。
此次地震屬於大型逆衝型地震，日本多地觀測到強烈搖晃，其中宮城縣栗原市曾測得最高震度7，另有多個市町村達到震度6以上。強震並引發大規模海嘯，波及東北、關東與北海道沿岸地區，多數海嘯高度超過3公尺，局部地區甚至突破10公尺，最大溯上高度達約40公尺。
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海嘯對東北沿岸造成毀滅性衝擊，宮城縣仙台灣一帶內陸數公里範圍均遭淹沒，岩手縣大船渡至宮城縣氣仙沼沿線因地形狹窄導致海嘯能量集中放大，城鎮建物大量遭摧毀，其中南三陸町幾近全毀。
傷亡方面，多數罹難者死於海嘯溺水或吸入泥沙等造成窒息，地震直接造成的死亡人數相對較少，主要集中於建物倒塌、山崩與高處墜落等情況，也包含部分因恐慌逃生而發生的意外。
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２０１１年の東日本大震災で、本震の直後に日本全域で地盤が最大５～６ミリ東方向に動いたことが分かったと、米シカゴ大などの研究チームが２１日までの米科学誌サイエンスに発表した。
根據後續統計，截至2022年9月，日本警察廳公布的震災相關死亡與失蹤人數達19,759人，其中宮城縣占比最高，達11,784人，約占總數六成。此次災害同時也引發福島第一核電廠事故，成為日本戰後最嚴重的複合型災難之一。
