福島核事故餘波：印第安角核電站的未來？/2011年日本地震
2011年東日本大地震，也稱為東日本大地震，[1][2][fn 1]是一次矩震級9.0（Mw）的日本近海海底巨型逆衝地震，發生於2011年3月11日星期五日本標準時間|JST 14:46（協調世界時05:46），[3] [4][5]震中位於日本東北地區|東北牡鹿半島以東約70公里處，震源深度約32公里。[3][6]這是有記錄以來襲擊日本的強度最大的地震，也是自1900年現代記錄開始以來全球五大最強地震之一。[5] [7]
[8]地震引發了高達38.9米[9]的極具破壞性的海嘯波襲擊了日本，在某些情況下，海嘯波深入內陸達10公里。[10]除了人員傷亡和基礎設施破壞外，海嘯還導致了多起2011年日本核事故，其中最嚴重的是福島第一核電站發生的持續性國際核事件分級|7級事件和公里疏散區。總成本可能超過3000億美元，使其成為歷史上最昂貴的自然災害。[11]
9.0級海底地震發生於2011年3月11日日本標準時間14:46（協調世界時05:46），位於西太平洋，深度相對較淺，為32公里（19.9英里），[14]震中位於日本東北地區|東北牡鹿半島以東約72公里（45英里）處，持續約六分鐘。[3][15]距離地震最近的主要城市是位於本州島上的仙台，距離約130公里（81英里）。地震發生在東京373公里（232英里）外。[3]主震前發生過多次較大的前震，並報告了數百次餘震。第一次主要前震發生在3月9日，震級為7.2 MW，位於3月11日地震震中約40公里（25英里）處，當天還有另外三次震級超過6.0 MW的地震。[3][16]地震發生後，在JST 15:06報告了一次7.0 MW的餘震，隨後在JST 15:15發生了一次7.4級餘震，在JST 15:26發生了一次7.2級餘震。[17]自最初的地震以來，已經發生了超過800次震級4.5或更大的餘震。[18]美國地質調查局（USGS）局長馬西婭·麥克納特解釋說，餘震遵循餘震#大森公式|大森公式，可能會持續數年，並會隨著時間的推移逐漸減弱。[19]
在地震在東京感受到前一分鐘，包括日本1000多個地震儀在內的早期地震預警系統向數百萬人發出了即將發生強烈震動的預警。日本氣象廳（JMA）認為，早期預警挽救了許多人的生命。[20][21]
USGS最初報告震級為7.9 MW，隨後迅速升級至8.8，然後再次升級至8.9，[22]最後確定為9.0。[4][23]
這次地震發生在太平洋板塊俯衝|俯衝到日本北部本州島下方板塊之下的位置；哪個板塊是科學家們爭論的話題。[24][25]太平洋板塊以每年8至9釐米（3.1至3.5英寸）的速度移動，潛入本州島下方的板塊之下，釋放出大量的能量。這種運動將上層板塊向下拉，直到壓力積累到足以引發地震事件。斷裂導致海底上升了幾米。[25]如此強度的地震通常具有至少480公里（300英里）的破裂長度，並且通常需要一個長而相對筆直的斷層表面。由於該區域的板塊邊界和俯衝帶並不十分筆直，因此地震震級超過8.5的情況並不常見；這次地震的震級讓一些地震學家感到意外。[26]這次地震的震源區從巖手縣近海延伸到茨城縣近海。[27]日本氣象廳表示，這次地震可能導致從巖手到茨城長達500公里（310英里），寬達200公里（120英里）的斷層帶破裂。[28][29]分析表明，這次地震包含一系列三個事件。[30]這次地震的機制可能與869年三陸地震和海嘯|869年的另一次大地震相似，估計其面波震級（面波震級|Ms）為8.6，也引發了大型海嘯。[31]1896年明治三陸地震|1896年和1933年三陸地震|1933年，三陸海岸地區也發生過其他伴有海嘯的大地震。
宮城縣栗原市|栗原記錄到的最大地震烈度為日本氣象廳地震烈度7級。[32] 福島縣|福島、茨城縣|茨城和栃木縣|栃木另外三個縣記錄到日本氣象廳地震烈度6級以上。巖手縣|巖手、群馬縣|群馬、埼玉縣|埼玉和千葉縣的地震臺記錄到6級以下，東京記錄到5級以上。
這次地震釋放的表面能量為1.9±0.5×1017焦耳，[33]以震動和海嘯能量的形式消散，幾乎是2004年造成23萬人死亡的9.1級印度洋地震和海嘯釋放能量的兩倍。“如果我們能夠利用這次地震的[表面]能量，它將能夠為洛杉磯這樣規模的城市供電整整一年，”麥克納特在一次採訪中說。[19] 釋放的總能量，也稱為地震矩（M0），是表面能量的20多萬倍，美國地質調查局計算出的值為3.9×1022焦耳，[34]略低於2004年印度洋地震。這相當於9320吉噸TNT炸藥，大約是廣島原子彈能量的6億倍。
日本國家防災科學技術研究所（NIED）計算出峰值地面加速度為2.99 g力|g（29.33 m/s²）。[35][fn 2] 日本最大的單個記錄為2.7g，位於震中75公里處的宮城縣；東京都市區最高讀數為0.16g。[38]
地震使日本東北部地區向北美方向移動了多達2.4米（7.9英尺），[24][39] 使日本部分陸地面積比以前更大。[24] 最靠近震中的日本部分地區發生了最大的位移。[24] 一段長達400公里（250英里）的海岸線垂直下降了0.6米（2.0英尺），使海嘯能夠更遠更快地湧上陸地。[24] 一個早期的估計表明，太平洋板塊可能向西移動了多達20米（66英尺），[40] 另一個早期的估計將滑移量定為多達40米（130英尺）。[41] 4月6日，日本海岸警衛隊表示，地震使震中附近的海底移動了24米（79英尺），並將宮城縣海岸外的海底抬升了3米。[42]
地震使地球繞固定軸|軸的旋轉方向發生了25釐米（9.8英寸）的變化。這種偏差導致了一些小的行星變化，包括地球的旋轉|一天的長度和地球的軸傾斜#傾角|傾斜。[43] 由於地球質量的重新分佈，地球自轉速度加快，使一天縮短了1.8微秒。[44] 軸向偏移是由地球表面質量重新分佈引起的，這改變了地球的慣性矩。由於角動量守恆，這種慣性變化會導致地球自轉速度發生細微變化。[45] 對於這種規模的地震來說，這些都是預期的變化[43]。[39][44]
在東京周圍的填海造陸地區，特別是千葉縣浦安市|浦安、[46]千葉市、千葉縣船橋市|船橋、千葉縣成田市|成田（均位於千葉縣）以及東京的江東區|江東、江戶川區|江戶川、港區|港、中央區|中央和大田區|大田等區，出現了明顯的土壤液化現象。大約30戶住宅或建築物被毀，另有1046座建築物受到不同程度的損壞。[47] 附近的羽田機場大部分建在填海造陸地上，沒有受到損壞。臺場也發生了液化現象，但損壞程度很小。[48]
地震兩天後，九州的霧島火山新燃嶽火山爆發。該火山此前曾在2011年1月爆發；目前尚不清楚後來的火山爆發是否與地震有關。[49] 在南極洲，據報道，地震產生的地震波導致威蘭斯冰流滑動約0.5米（1.6英尺）。[50]
File:Shindomap 2011-03-11 Tohoku earthquake.png|thumb|225px|基於地震的日本氣象廳地震烈度等級的地圖
國際研究人員首次發現地震對地球自轉造成如此劇烈變化的跡象來自美國地質調查局，該機構負責監測全球的全球定位衛星站點。調查小組在震中附近安裝了幾個GPS監測器，其中一個位於震中。位於震中的GPS站點證明，由於地球分裂，日本至少擴大了13英尺。這促使政府研究人員調查地震對地球可能產生的其他大規模影響。美國宇航局噴氣推進實驗室的科學家進行了一些計算，並確定地震改變了地球的自轉，導致現在一天的時間縮短了1.8微秒。實際上，這段時間基本上可以忽略不計。沒有人能夠察覺到自己的一天縮短了不到2微秒。然而，科學家們對這一發現感到著迷，並認為它在其他方面可能很重要。
美國宇航局主要研究人員之一理查德·格羅斯博士解釋了地震及其對地球自轉和一天時間的影響的重要性。格羅斯解釋說，即使是1.8微秒的差異對他的團隊也很重要，因為它會影響向火星發射的航天器的導航方式。如果未注意到並考慮這些變化，太空任務很有可能失敗，並且數百萬美元的尖端技術將被浪費。格羅斯指出，地球的自轉並不十分平穩；他將地球的運動比作一輛在車軸上搖晃的老舊汽車。地震就像有人用錘子敲擊汽車的車軸，導致其發生偏移，從而改變汽車的駕駛方式。這就是日本地震發生的情況。強烈的地震就像錘子敲擊地球的車軸，導致其以略微不同的方式旋轉。[52]
自地震發生以來，日本發生了900多次餘震，其中約60次震級超過6.0級，3次超過7.0級。3月11日發生了一次7.7級和一次7.9級地震[53]，以及2011年宮城地震|2011年4月7日發生的第三次地震，震級存在爭議。震中位於水下，距離仙台海岸66公里（41英里）。日本氣象廳將震級定為7.4級，而美國地質調查局將其下調至7.1級。[54] 至少有4人喪生，日本北部大部分地區斷電，包括東通核電站和六ヶ所再處理廠的外部電源中斷。[55][56][57]
截至|2011年|5月19日，餘震仍在繼續；一張定期更新的地圖顯示了過去7天內所有震級4.5級及以上的地震[58]，顯示了20多次事件。
地震發生在日本標準時間14:46，距離日本海岸線最近點約67公里（42英里）。初步估計表明，海嘯需要10到30分鐘才能到達最初受影響的地區，然後根據海岸線的地形，波及更北和更南的地區。[59][60] 地震發生後一個多小時，即日本標準時間15:55，觀察到海嘯淹沒了位於宮城縣海岸附近的仙台機場。[61][62] 海浪捲走了汽車和飛機，並在向內陸推進的過程中淹沒了各種建築物。[63][64] 日本放送協會（NHK）新聞直升機拍攝了仙台機場及其周邊地區海嘯的影響畫面，顯示許多車輛試圖在當地道路上逃離逼近的海浪，並被海浪吞噬。[65] 巖手縣遭遇了4米高的海嘯。[66] 仙台市的若林區也遭受了特別嚴重的打擊。[67] 至少有101個指定的避難場所被海浪襲擊。[68]
與2004年印度洋地震和海嘯類似，儘管範圍更侷限，但洶湧的海水造成的破壞遠比地震本身更加致命和毀滅性。有報道稱，日本受海嘯襲擊的地區有整個城鎮被摧毀，其中宮城縣南三陸町有9500人失蹤；[69]截至2011年3月14日，該鎮已發現1000具遺體。[70]
在導致海嘯死亡人數居高不下的諸多因素中，其中之一是水湧的高度出乎意料地大。幾個受災城市的防波堤是根據更小的海嘯高度設計的。此外，許多被海嘯困住的人認為他們所處的位置地勢較高，可以安全無虞。[71]
久慈市和大船渡市幾乎完全被摧毀。[72][73] 巖手縣陸前高田市也被摧毀，據報道，該地的海嘯高達三層樓。[74][75][76] 其他據報道被海嘯摧毀或嚴重破壞的城市包括巖手縣的釜石市、宮古市、大槌町和山田町，福島縣的南相馬市、相馬市和浪江町，以及宮城縣的七濱町、東松島市、女川町、名取市、石卷市和氣仙沼市。[77][78][79][80][81][82][83] 海嘯最嚴重的影響波及從北部的北海道襟裳岬到南部的茨城縣大洗町長達670公里（420英里）的海岸線，該地區的大部分破壞發生在地震後的一個小時內。[84] 在大洗町附近，人們拍攝了海嘯產生的巨大漩渦的畫面。[85] 海嘯沖毀了通往宮島的唯一一座橋樑，使島上900名居民與外界隔絕。[86] 地震後約2個半小時，千葉縣遭遇了2米高的海嘯，導致旭市等城市遭受嚴重破壞。[87]
2011年3月13日，日本氣象廳（JMA）公佈了地震後日本海岸線周圍記錄的海嘯觀測資料。這些觀測資料包括2011年3月11日地震（日本標準時間14:46）後以下地點和時間的最大海嘯讀數：[88]
- 日本標準時間15:12 – 巖手縣釜石市附近 – 6.8米（22英尺）
- 日本標準時間15:15 – 大船渡市 – 3.2米（10英尺）或更高
- 日本標準時間15:20 – 宮城縣石卷市鯰川 – 3.3米（11英尺）或更高
- 日本標準時間15:21 – 巖手縣宮古市 – 4.0米（13.1英尺）或更高
- 日本標準時間15:21 – 釜石市 – 4.1米（13英尺）或更高
- 日本標準時間15:44 – 北海道襟裳町昭屋 – 3.5米（11英尺）
- 日本標準時間15:50 – 福島縣相馬市 – 7.3米（24英尺）或更高
- 日本標準時間16:52 – 茨城縣大洗町 – 4.2米（14英尺）
這些讀數來自日本氣象廳在日本海岸線周圍維護的監測站。許多地區也受到1到3米（3.3到9.8英尺）高的海浪的影響，日本氣象廳的公告還包括以下警告：“在某些海岸地區，海嘯可能高於觀測點觀測到的高度。”最早記錄到的海嘯最大讀數的時間範圍從15:12到15:21，即地震發生後的26到35分鐘。公告還包括初始海嘯觀測細節，以及受海嘯波影響的海岸線的更詳細地圖。[89][90]
2011年3月23日，港口與機場研究所報告了透過訪問港口地點或透過海上遙測獲得的海嘯高度，如下所示：[91][92]
File:20110311Houshu.ogg|thumb|NOAA製作的海嘯傳播動畫
- 八戶港 – 5-6米（16-19英尺）
- 八戶港地區 – 8-9米（26-29英尺）
- 巖手縣久慈港 – 8-9米（26-29英尺）
- 巖手縣中部（宮古市）近海的繫泊GPS波高計 – 6米（20英尺）
- 巖手縣釜石港 – 7-9米（23-30英尺）
- 巖手縣南部（釜石市）近海的繫泊GPS波高計 – 6.5米（22英尺）
- 巖手縣大船渡港 – 9.5米（31英尺）
- 巖手縣大船渡港地區的海嘯衝高 – 24米（79英尺）
- 宮城縣北部近海的繫泊GPS波高計 – 5.6米（18英尺）
- 宮城縣女川漁港 – 15米（50英尺）
- 宮城縣石卷港 – 5米（16英尺）
- 宮城縣中部近海的繫泊GPS波高計 – 無法測量
- 鹽釜-仙台港的鹽釜區 – 4米（13英尺）
- 鹽釜-仙台港的仙台區 – 8米（26英尺）
- 仙台機場地區 – 12米（39英尺）
橫濱國立大學和東京大學的一個聯合研究小組還報告稱，大船渡市綾裡白浜的海嘯約為30米高。他們在海灣上方的高懸崖上發現了散落的漁具。[93] 在巖手縣太郎，東京大學的一名研究人員報告稱，估計有37.9米（124英尺）高的海嘯到達了距離海岸線約200米（656英尺）的山坡上。[94] 此外，在巖手縣宮古市重茂半島姉吉漁港距離海岸線400米（1312英尺）的山坡上，東京海洋大學發現估計的海嘯衝高為38.9米（127英尺）。[9] 截至報道日期，這一高度被認為是日本歷史上創紀錄的高度，超過了1896年明治三陸地震的38.2米（125英尺）。[95]
I
File:Subsidence in Shin-Urayasu Sta after 2011 Sendai earthquake.JPG|thumb|right|新浦安站電梯井附近的地表沉降和土壤液化
日本國土地理院報告了2011年4月14日透過全球定位系統（GPS）測量到的三角測量站高度相較於先前值的地表沉降。[96]
- 巖手縣宮古市 - 0.50米（1.64英尺）
- 巖手縣山田町 - 0.53米（1.73英尺）
- 巖手縣大槌町 - 0.35 米 (1.14 英尺)[97]
- 巖手縣釜石市 - 0.66 米 (2.16 英尺)
- 巖手縣大船渡市 - 0.73 米 (2.39 英尺)
- 巖手縣陸前高田市 - 0.84 米 (2.75 英尺)
- 宮城縣氣仙沼市 - 0.74 米 (2.42 英尺)
- 宮城縣南三陸町 - 0.69 米 (2.26 英尺)
- 宮城縣牡鹿半島 - 1.2 米 (3.93 英尺)[97]
- 宮城縣石卷市 - 0.78 米 (2.55 英尺)
- 宮城縣東松島市 - 0.43 米 (1.41 英尺)
- 宮城縣巖沼市 - 0.47 米 (1.54 英尺)
- 福島縣相馬市 - 0.29 米 (0.95 英尺)
科學家表示，這種地表沉降是永久性的。因此，相關社群現在更容易受到高潮時洪水的影響。[98]
國家警察廳確認地震影響波及日本18個縣。[99][100]縣政府官員和共同社援引當地官員的話說，地震後的第二天，宮城縣南三陸町約有9500人失蹤，約佔該鎮人口的一半。[101]同一天，NHK報道稱，僅巖手縣的死亡人數可能達到10000人。[63]3月14日，共同社報道稱，在宮城縣的兩處海岸發現了約2000具屍體。[102]截至2011年4月12日，《讀賣新聞》報道，有282人死於地震後相關因素，例如寒冷潮溼的天氣、傳染病和感染、不衛生的環境或無法獲得對既有疾病的足夠醫療護理。[103]
截至2011年4月11日，在13135具遇難者遺體中，有12143具（或92.5%）死於溺水。60歲及以上遇難者佔死亡總數的65.2%，其中24%的遇難者年齡在70歲左右。[104]
救助兒童會報告說，多達10萬名兒童流離失所，其中一些兒童與家人分離，因為地震發生在學校上課期間。[105]截至2011年4月10日，日本厚生勞動省表示，它知道至少有82名兒童在災難中成為孤兒。[106]截至2011年4月28日，地震和海嘯造成378名小學生、初中生和高中生死亡，另有158人失蹤。[107]宮城縣石卷市的一所小學，大川小學，失去了108名學生中的74名，以及13名教師和工作人員中的10名。[108][109][110]
日本外務省已確認19名外國人的死亡。[111]其中包括兩名來自美國的英語教師，他們隸屬於日本交換與教學計劃（JET計劃）；[112]一名在宮城縣鹽釜市的加拿大傳教士；[113]以及中國、朝韓、臺灣、巴基斯坦和菲律賓的公民。
據報道，在海嘯期間，有四列載有不知人數乘客的客運列車在沿海地區失蹤。[114]其中一列在仙石線上的列車在早上被發現脫軌；所有乘客都被警用直升機救出。[115]《明鏡週刊》後來報道稱，在宮城縣發現五列失蹤的列車，所有乘客都安全，儘管當地無法證實這一資訊。[116]
3月11日9:30 UTC，谷歌人員查詢器開始收集倖存者及其位置的資訊，該工具此前曾用於2010年海地地震、2010年智利地震和2011年新西蘭克萊斯特徹奇地震。[117][118]親屬登記處（NOKR）正在協助日本政府尋找失蹤或已故人員的親屬。[119]
日本葬禮通常是隆重的佛教儀式，包括火葬。然而，數千具遺體超過了現有火葬場和太平間（其中許多遭到損壞）的容量，[120][121]並且煤油（每次火葬需要50升）和用於儲存屍體的乾冰都短缺。[122]例如，宮城縣東松島市的唯一一家火葬場每天只能處理四具遺體，儘管在那裡已經發現了數百具遺體，並且還有數百人失蹤。[123]因此，政府和軍隊被迫將許多遺體埋葬在匆忙挖掘的集體墓穴中，儀式簡陋或沒有儀式，儘管已向死者親屬承諾稍後會進行火葬。[124]
據報道，海嘯在日本以外地區也造成了一些人員死亡。印度尼西亞巴布亞省的傑亞普拉，一名男子被捲入海中喪生。[125]據稱，一名男子在加利福尼亞州克雷森特城以南的克拉馬斯河口試圖拍攝即將到來的海嘯時被捲入海中。[126][127][128]他的遺體於4月2日在俄勒岡州福特史蒂文斯州立公園的海灘上被發現，距離北部約330英里。[129][130]
檔案:Distant view of Rikuzentakata.jpg|thumb|right|被海嘯席捲的陸前高田地區的全景
地震和隨之而來的海嘯造成的損害程度和範圍巨大，其中大部分損害是由海嘯造成的。受災最嚴重的城鎮的影片畫面顯示，幾乎沒有什麼結構完好無損，到處都是瓦礫堆。[131]對損害成本的估計高達數千億美元；受災地區的衛星前後對比照片顯示，許多地區的損害非常嚴重。[132][133]儘管日本已投入相當於數十億美元用於建造防海嘯海堤，這些海堤至少覆蓋了其34751公里（21593英里）海岸線中的40%，高達12米（39英尺），但海嘯還是直接越過了一些海堤，並在過程中摧毀了一些海堤。[134]
日本國家警察廳在2011年4月3日表示，地震和海嘯摧毀或損壞了19萬棟建築。其中，45700棟被摧毀。受損建築包括宮城縣的29500座建築、巖手縣的12500座建築和福島縣的2400座建築。[135]地震和海嘯在日本產生了估計2500萬噸的瓦礫和碎片。[136]
福島第一核電站、福島第二核電站、女川核電站和東海核電站，共計11個反應堆，在地震後自動停堆。[137]位於東北海岸的東通核電站當時正處於定期檢查停運狀態。反應堆停堆後需要冷卻以去除衰變熱，並維持乏燃料池。備用冷卻過程由工廠和六ヶ所再處理廠的應急柴油發電機供電。[138]在福島第一和第二核電站，海嘯波越過海堤並摧毀了柴油備用電源系統，導致福島第一核電站發生嚴重問題，包括三次大爆炸和放射性洩漏。超過20萬人被疏散。[139]
4月7日餘震導致鹿角再處理廠和東通核電站外部電源中斷，但備用發電機正常執行。女川核電站失去4條外部輸電線路中的3條，冷卻功能中斷長達80分鐘。女川核電站發生了幾升放射性水洩漏事件。[140]
3月15日，歐洲能源專員|能源專員根特爾·厄廷格在歐洲議會發表講話，稱核災難是“世界末日”。[141] 隨著核危機進入第二個月，專家們認識到，福島第一核電站事故並非史上最嚴重的核事故，但卻是最複雜的一起。[142]
福島第一核電站冷卻系統故障後，日本宣佈進入緊急狀態，導致附近居民疏散。[143][144] 日本原子力安全保安院官員報告稱，電站內部輻射水平高達正常水平的1000倍，[145] 電站外部輻射水平高達正常水平的8倍。[146] 後來，距離福島第一核電站約11公里（7英里）的南部福島第二核電站|福島第二核電站也宣佈進入緊急狀態。[147] 這使得出現問題的反應堆總數達到6個。[148]
據報道，福島、栃木、群馬、東京、千葉、埼玉和新潟的自來水中檢測到放射性碘，福島、栃木和群馬的自來水中檢測到放射性銫。[149][150][151] 福島部分地區的土壤中也檢測到放射性銫、碘和鍶。[152] 可能需要更換受汙染的土壤。[153] 日本多個地區的食品也被發現受到放射性物質汙染。[154] 2011年4月5日，茨城縣政府在發現該物種的放射性銫含量超過法律限值後，禁止捕撈沙魚。[155]
地震後，女川核電站的渦輪機部分發生火災。[138][156] 火災發生在一座容納渦輪機的建築物內，該建築物與電站的反應堆分開設定，[143] 並很快被撲滅。[157] 電站作為預防措施被關閉。[158]
3月13日，關於女川電站的最低級別緊急狀態被宣佈，因為該地區電站附近的放射性讀數暫時[159]超過了允許的水平。[160][161] 東北電力公司表示，這可能是由於福島第一核電站事故造成的輻射，而不是女川電站本身。[162]
4月7日餘震導致女川核電站失去4條外部輸電線路中的3條，冷卻功能中斷長達80分鐘。女川核電站發生了幾升放射性水洩漏事件。[140]
東海核電站2號反應堆自動停堆。[137] 3月14日有報道稱，該反應堆的冷卻系統泵停止工作；[163] 然而，日本原子力發電公司表示，還有一個備用泵維持著冷卻系統，但用於為冷卻系統供電的三臺柴油發電機中有兩臺無法執行。[164]
檔案：仙台港船隻和起重機損壞.jpg|縮圖|仙台港船隻和起重機損壞 檔案：2011年海嘯後.jpg|縮圖|仙台港附近受損區域 地震後，日本所有港口都短暫關閉，但東京及以南的港口很快重新開放。15個港口位於災區。八戶、仙台、石卷和小名浜等東北部港口被毀，而千葉港（服務於碳氫化合物行業）和茨城|鹿島的日本第九大集裝箱港鹿島也受到影響，但程度較輕。日立那珂、日立、相馬、鹽釜、氣仙沼、大船渡、釜石和宮古的港口也遭到破壞，並停止了船舶通行。[165] 所有15個港口於2011年3月29日恢復了有限的船舶交通。[166]
東京港遭受輕微損壞；地震的影響包括港口一棟建築物冒出可見的煙霧，部分港口地區被淹沒，包括東京迪士尼樂園停車場的土壤液化。[167][168]
須川的藤沼灌溉水壩|藤沼水壩決堤，[169] 造成洪水並沖毀房屋。[170] 早晨發現了8人失蹤和4具屍體。[171][172][173] 據報道，一些當地居民在水壩完全潰壩|潰壩前曾試圖修復洩漏。[174] 3月12日，對252座水壩進行了檢查，發現6座土壩在壩頂有淺裂縫。一座重力壩的水庫發生了輕微的、不嚴重的邊坡穩定性|邊坡失穩。所有受損水壩都正常執行，沒有問題。地震區域內的4座水壩無法到達。道路暢通後，將派遣專家進行進一步調查。[175]
災難發生後，據報道，至少有150萬戶家庭失去了供水。[176][177] 到2011年3月21日，這一數字下降到104萬。[178]
檔案：日本電網.PNG|縮圖|200px|日本電力配送網路地圖顯示了50赫茲系統和60赫茲系統之間的地理分界線
根據東北電力公司（TEP）的資料，日本東北部約有440萬戶家庭斷電。[179] 地震發生後，一些核電站和常規發電廠停止執行，導致東京電力公司（TEPCO）的總髮電能力下降了21吉瓦。[180] 由於地震導致的電力短缺，3月14日開始實施輪流停電。[181] 東京電力公司（TEPCO）通常提供約40吉瓦的電力，但目前僅能提供約30吉瓦。這是因為大東京地區約40%的電力供應來自新潟縣和福島縣的核反應堆。[182] 福島第一核電站和福島第二核電站的反應堆在地震發生時自動停機，並在地震和隨後的海嘯中遭受了重大損壞。預計為期三小時的輪流停電將持續到4月底，並將影響東京、神奈川縣、靜岡縣東部、山梨縣、千葉縣、茨城縣、埼玉縣、栃木縣和群馬縣。[183] 關東地區消費者自願減少用電幫助降低了停電的預計頻率和持續時間。[184] 截至2011年3月21日，北部地區斷電的家庭數量下降至242,927戶。[178]
檔案:Devastation in Minamisōma after tsunami.jpg|thumb|left|輸電線路損壞
東北電力公司目前無法向關東地區提供額外電力，因為TEP的電廠在地震中也遭到損壞。關西電力公司（Kepco）也無法共享電力，因為其系統執行頻率為60赫茲，而TEPCO和TEP的系統執行頻率為50赫茲；這是由於19世紀80年代早期的工業和基礎設施發展導致日本沒有統一的國家電網。[185] 靜岡縣和長野縣各有一個變電站可以實現頻率轉換，並將電力從關西輸送到關東和東北，但其轉換能力僅限於1吉瓦。由於如此多的發電廠遭到損壞，日本東部地區的電力生產水平可能需要數年才能恢復到地震前的水平。[186]
為了幫助緩解電力短缺，關東地區的三個鋼鐵製造商正將其內部傳統發電站產生的電力貢獻給TEPCO，用於向公眾分配。住友金屬工業可以生產高達500兆瓦的電力，JFE鋼鐵400兆瓦，新日鐵500兆瓦。[187]
位於千葉縣市原市，東京東部的Cosmo石油公司的一家日產22萬桶的煉油廠在地震中起火，[188][189] 而其他煉油廠則由於安全檢查和斷電而停止生產。[190][191] 在仙台，日本最大的煉油商JX日礦日石能源公司擁有一家日產14.5萬桶的煉油廠也在地震中起火。[188] 工人被疏散，[192] 但海嘯預警阻礙了滅火工作，直到3月14日，官員們才計劃滅火。[188]
一位分析師估計，各種型別的石油消費量可能會增加多達30萬桶/天（以及液化天然氣），因為使用化石燃料的備用發電廠試圖彌補日本11吉瓦核電能力的損失。[193][194]
仙台市政府擁有的液化天然氣進口工廠遭到嚴重破壞，供應至少中斷了一個月。[195]
檔案:Rokko-Bridge fell,Namegata-city,Japan.jpg|thumb|right|公路橋樑損壞斷裂
日本的交通網路受到嚴重破壞。許多連線日本北部的東北高速公路路段遭到破壞。直到2011年3月24日，該高速公路才重新向公眾開放。[196][197] 東京的所有鐵路服務都已暫停，估計有2萬人滯留在這個城市的各大車站。[198] 地震發生後的幾個小時內，一些列車服務恢復了運營。[199] 東京地區的大多數火車線路在第二天（3月12日）恢復了全面運營。[200] 2萬名滯留遊客在3月11日至12日的夜晚滯留在東京迪士尼樂園內。[201]
3月11日15:55 JST，海嘯淹沒了仙台機場，[61] 大約在地震發生1小時後，造成了嚴重破壞。成田國際機場和羽田機場在地震後都短暫停運，但損失不大，並在24小時內重新開放。[168] 11架飛往成田的客機被改降至附近的橫田空軍基地。[202][203]
日本各地也取消了各種列車服務，JR東日本暫停了當天剩餘的所有服務。[204] 據報道，有四列沿海線路的列車與運營商失去聯絡；其中一列是仙石線上的四節車廂列車，發現脫軌，其乘客在第二天早上8點左右獲救。[205] JR東日本70條線路中有62條在一定程度上受到損害；[166] 在受災最嚴重的地區，7條線路上的23個車站被沖毀，680個地點的軌道受損或丟失，並且無法評估福島第一核電站周圍30公里半徑範圍內的狀況。[206]
進出東京的新幹線子彈頭列車服務沒有脫軌，但其服務也被暫停。[168] 東海道新幹線在當天晚些時候恢復了有限的服務，並在第二天恢復了正常運營時間，而上越新幹線和北陸新幹線則在3月12日晚些時候恢復了服務。山形新幹線於3月31日恢復了有限數量的列車服務。[207]
東北新幹線受災最嚴重，JR東日本估計，從坍塌的車站屋頂到彎曲的電線杆，該線路的1100個路段需要維修。3月15日，東北新幹線僅在關東地區部分恢復運營，東京和那須鹽原之間每小時執行一趟往返列車，[208] 3月22日，東北地區的服務在盛岡和新青森之間部分恢復。秋田新幹線於3月18日恢復了有限數量的列車服務。[209][210]
氣仙沼線的南氣仙沼站除了站臺外都被摧毀；[211] 軼事證據表明，該線路以及其他沿海線路（包括石卷線和仙石線）也遭受了嚴重破壞。
從3月14日開始，福島核電站危機引發的輪流停電對東京周圍的鐵路網路產生了深遠的影響。主要鐵路公司開始將列車間隔延長至10-20分鐘，而不是通常的3-5分鐘，一些線路僅在高峰時段運營，其他線路則完全停運；值得注意的是，東海道本線、橫須賀線、總武本線和中央總武線都停運了一天。[212] 這導致首都陷入癱瘓狀態，火車站排起了長隊，許多人無法上班或回家。鐵路運營商在接下來的幾天裡逐漸增加了運力，到3月17日運力恢復到約80%，緩解了最嚴重的乘客擁堵情況。
受災地區蜂窩網路和固定電話服務受到嚴重干擾。[213] 地震當天，美國廣播公司NPR無法聯絡到仙台任何一位擁有正常電話或網際網路服務的人。[214] 儘管地震損壞了部分登陸受災地區的幾條海底電纜系統，但在基礎設施完好的地區，網際網路服務基本不受影響；這些系統能夠繞過受損部分，透過冗餘鏈路進行重新路由。[215][216] 在日本國內，最初只有少數幾個網站無法訪問。[217] 幾家Wi-Fi熱點提供商對地震做出了反應，向用戶免費開放網路。[217] 此外，一些美國電信和VoIP公司，如AT&T、Sprint、Verizon[218]以及VoIP公司，如netTALK[219]和Vonage[220]，在有限的時間內向日本（以及在某些情況下，從日本）提供免費電話服務。
JAXA（日本宇宙航空研究開發機構）疏散了位於茨城縣筑波市的筑波宇宙中心。該中心擁有國際空間站部分割槽域的控制室，已關閉，並報告了一些損壞。[221][222] 筑波控制中心於3月21日恢復了對空間站“希望”號實驗艙和HTV貨運飛船的全面執行。[223]
File:Monuments fell down by 2011 Tōhoku Earthquake in Tokiwa-shrine.JPG|thumb|right|150px|常磐神社2011年東北大地震倒塌的石碑|傳統燈籠|常磐神社|水戶市
549處日本文化財產受損，包括5處日本國寶（在瑞嚴寺、大崎八幡宮、白水阿彌陀堂和青白寺）；143處日本重要文化財產（包括仙台·東照宮、弘道館（水戶）和延壽院（松島），其裝飾有南蠻藝術/西方裝飾圖案）；120處日本史蹟（包括松島、陸前高田、巖手縣高田松原、幽館和多賀城遺址）；7處傳統建築群；以及3處日本重要有形民俗文化財產。日光東照宮聯合國教科文組織世界遺產地的石碑被推倒。[224] [失效連結][225][226][227] 在東京，小石川后樂園、六義園、浜離宮恩賜庭園和江戶城城牆也遭到損壞。[228] 關於博物館、圖書館和檔案館收藏品狀況的資訊尚不完整。[229] 巖手縣平泉的歷史遺蹟和遺址沒有受到損壞，並且6月份將其列入聯合國教科文組織世界遺產名錄的建議被視為國際認可和復甦的象徵。[230]
地震和海嘯的餘波包括人道主義危機和重大的經濟影響。海嘯導致東北地區超過30萬難民，倖存者面臨食物、水、住所、藥品和燃料短缺。作為回應，日本政府動員了自衛隊，許多國家也派遣了搜救隊幫助搜尋倖存者。日本和世界各地的援助組織也做出了回應，日本紅十字會報告稱捐款達10億美元。經濟影響包括立即出現的問題，許多工廠的工業生產暫停，以及重建成本的長期問題，據估計重建成本為10萬億日元（1220億美元）。（這只是一個摘要——有關支援性參考文獻，請參見主文章。）
日本國家公共廣播公司NHK和日本衛星電視臺暫停了其通常的節目，以提供對局勢的持續報道。[231] 其他各種日本全國性電視臺也持續不斷地報道了這場災難。Ustream Asia從2011年3月12日開始在網際網路上直播NHK、東京廣播公司、富士電視臺、朝日電視臺、神奈川電視臺和CNN的直播畫面。[232] YokosoNews，一家日本的網路廣播公司，將其廣播節目專門用於從日本新聞電視臺收集的最新新聞，並即時翻譯成英文。[233]
與CNN和福克斯新聞頻道等外國電視新聞相比，NHK以其冷靜著稱，後者的報道中包含事實錯誤，並引起了日本外國居民的恐慌。同樣的批評者指出，日本新聞媒體有時過於謹慎，以避免引發恐慌，並且依賴專家和官員的含糊不清的宣告。[234]
在這場國家危機中，日本政府在與地震和海嘯相關的新聞釋出會上提供了日本手語（JSL）翻譯。[235] 日本首相菅直人和內閣官房長官枝野幸男的新聞釋出會電視直播畫面中，包括了站在日本國旗旁邊的同步手語翻譯。[236]
收集了大量資料，這些資料提供了“詳細模擬地震斷裂過程中發生情況的可能性”。[39] 預計這些資料的影響也將波及其他學科，這場災難“將提供前所未有的資訊，瞭解建築物在長時間震動下如何保持穩定——以及如何更好地建造它們。在此之前，我們對此知之甚少”。[237]
地震學家預計“大地震”將襲擊與1923年關東大地震相同的地方——位於東京西南部的相模海槽。[238][239] 自1976年石橋克彥預測駿河海槽將發生大地震以來，政府一直在跟蹤板塊運動，為所謂的東海地震做準備。[240] 發生在東京東北373公里（232英里）處的東北地震讓地震學家感到意外，因為日本海溝以產生大型地震而聞名，但預計不會產生超過8.0級的地震。[239][240]
- ↑ 在地震發生後的最初幾天，還提出了和使用了其他一些名稱。日本氣象廳宣佈英文名稱為2011年日本東北太平洋近海地震。[241][242]NHK[243][244]使用了東北關東大地震災害；東北關東大地震被共同社[245]、東京新聞[246]和中日新聞[247]使用；東日本巨大地震 (東日本巨大地震 Higashi Nihon Kyodaijishin)被讀賣新聞[248]、日本經濟新聞[249]和朝日電視臺[250]使用，而東日本大地震則被日本電視臺[251]、東京FM[252]和朝日電視臺[253]使用。
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- 日本災難：最令人震驚的照片 – 來自生活（雜誌）|生活的幻燈片
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- 特別報道：日本東北地方太平洋近海地震——《科學》雜誌的免費獲取科學論文
- 宮城縣南三陸町 | 南三陸
- 志津川高中（志津川高校）拍攝的海嘯影片"南三陸町志津川高校から見た津波の様子" (影片). YouTube.com (日語). 北緯 38°40′53″ 東經 141°26′23″ / 北緯 38.6813° 東經 141.4398°. 2011 年 3 月 11 日. 檢索日期：2011 年 4 月 21 日.
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- 志津川中學（志津川中學校）拍攝的海嘯影片"南三陸町を襲った津波の一部始終" (影片). YouTube.com (日語). 北緯 38°41′11″ 東經 141°26′36″ / 北緯 38.6864° 東經 141.4433°. 2011 年 3 月 11 日. 檢索日期：2011 年 4 月 21 日.
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- 巖手縣宮古市 | 宮古
- 汽車被掀翻，船隻傾覆"東北・関東地震 宮古市の港に到達した津波" (影片). YouTube.com. 北緯 39°38′28″ 東經 141°57′26″ / 北緯 39.6412° 東經 141.9573°. 2011 年 3 月 11 日. 檢索日期：2011 年 4 月 25 日.
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- 巖手縣釜石市 | 釜石
- 從山坡上"Fresh footage of huge tsunami waves smashing town in Japan" (影片). YouTube.com (日語). 北緯 39°16′31″ 東經 141°53′18″ / 北緯 39.2754° 東經 141.8884°: RussiaToday. 2011 年 3 月 11 日. 檢索日期：2011 年 4 月 27 日.
{{cite web}}: 外部連結位於|location= - 靠近水邊的郵局大樓"Caught on Tape: Tsunami hits Japan port town" (影片). YouTube.com. 北緯 39°16′27″ 東經 141°53′19″ / 北緯 39.27425° 東經 141.8887°: CBS. 2011 年 3 月 11 日. 檢索日期：2011 年 4 月 27 日.
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- 宮城縣氣仙沼市 | 氣仙沼
- 從海濱
"2011年日本大地震 - 2011年日本海嘯.mp4" (影片). YouTube.com. 北緯38°53′30″ 東經141°35′16″ / 北緯38.89155° 東經141.5878°. 2011年3月11日. 檢索日期：2011年4月27日.
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- 宮城縣鹽釜市|鹽釜
- 湧入街道"高畫質調整版 2011年3月11日 15時54分～ 鹽釜港的津波 tsunami shiogama" (影片). YouTube.com. 北緯38°19′07″ 東經141°01′24″ / 北緯38.31854° 東經141.02335°. 2011年3月11日. 檢索日期：2011年4月27日.
{{cite web}}: 外部連結在|location= - 與上面同一事件，從屋頂停車場拍攝"東北地方太平洋衝地震 津波 塩灶港.mov" (影片). YouTube.com. 北緯38°19′08″ 東經141°01′31″ / 北緯38.31897° 東經141.02528°. 2011年3月11日. 檢索日期：2011年4月27日.
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- 宮城縣仙台市|仙台
- 蔓延到農田，靠近穿過名取河的宮城縣道10號（県道10號）橋樑"原始影片：海嘯襲擊日本東北部" (影片). YouTube.com. 北緯38°10′55″ 東經140°57′07″ / 北緯38.182° 東經140.952°: 共同社/NHK世界. 2011年3月11日. 檢索日期：2011年4月28日.
{{cite web}}: 外部連結在|location= - 仙台機場：汽車和飛機被沖走"【海上保安廳提供】仙台空港を襲う津波" (影片). YouTube.com (日語). Asahi.com. 2011年3月11日. 檢索日期：2011年5月7日.
- 格羅斯，理查德。(2011年3月19日)“日本地震可能導致地球軸心偏移”NPR線上，http://www.npr.org/2011/03/18/134658880/Japan-Earthquake-May-Have-Changed-Earths-Axis