Séisme de 2011 de la côte Pacifique du Tōhoku

Le séisme de 2011 de la côte Pacifique du Tōhoku au Japon est un tremblement de terre d'une magnitude 9,0, survenu au large des côtes nord-est de l'île de Honshū le . Son épicentre se situe à à l'est de Sendai, chef-lieu de la préfecture de Miyagi, dans la région du Tōhoku, ville située à environ au nord-est de Tokyo. L'intensité sismique maximale est enregistrée à Kurihara et s'élève à 7 sur l'échelle de Shindo (son grade le plus élevé). Il a engendré un tsunami dont les vagues ont atteint une hauteur estimée à plus de par endroits. Celles-ci ont parcouru jusqu'à à l'intérieur des terres, ravageant près de de côtes et détruisant partiellement ou totalement de nombreuses villes et zones portuaires.
Ce séisme de magnitude 9 n'est cependant responsable que de peu de victimes et dégâts grâce à la qualité des constructions parasismiques japonaises. L'ampleur de cette catastrophe résulte essentiellement du tsunami qui s'ensuivit et qui est à l'origine de plus de 90 % des , des destructions et des blessés. Ce tsunami a également entraîné l'accident nucléaire de Fukushima placé au niveau 7, le plus élevé sur l'échelle internationale des événements nucléaires (INES) des accidents nucléaires et radiologiques.
La reconstruction va prendre plusieurs années et son coût estimé en fait déjà le séisme le plus onéreux de l'Histoire après celui de Kobe en 1995. Les pertes économiques estimées sont de l'ordre de .
L'archipel du Japon se trouve dans une zone sismique et volcanique très active. Il est en effet situé sur la ceinture de feu du Pacifique, à la jonction de trois plaques tectoniques (les plaques pacifique, eurasienne et des Philippines). Placé également au-dessus de zones de subduction, l'archipel japonais subit ainsi de nombreux séismes associés quelquefois à des tsunamis. explique ainsi Serge Lallemand, chercheur au laboratoire Géosciences de Montpellier.
Les archives historiques mentionnent seize séismes-tsunamis depuis 1611 situés au nord de l'île principale. Un de ces séismes parmi les plus meurtriers ayant affecté cette région a eu lieu le au large des côtes du Sanriku. Sa magnitude a été estimée à 8,5. Il déclencha un tsunami avec un déferlement d'une hauteur maximale de , et tua personnes. Un autre eut lieu le , légèrement plus au nord, faisant environ victimes causées par le tsunami à la suite du séisme avec un déferlement estimé à à Ofunato.
Ce séisme est né le long de la fosse océanique du Japon à la limite de deux plaques lithosphériques convergentes :
Si la secousse principale a eu lieu le 11 mars, c'est dès le 9 mars que la terre a tremblé dans la région avec une première secousse de magnitude 7,2 à environ de distance de la secousse principale, suivie le même jour par trois secousses de magnitude supérieure à 6,0. Les chercheurs du CNRS-INSU qualifient le séisme de magnitude 7,2 comme un séisme « a posteriori précurseur » de celui du 11 mars.
Ce séisme est dû au glissement brutal — estimé à de hauteur — d'une très grande faille inverse de 400 à de long et d’épaisseur située à quelque des côtes japonaises. La très forte magnitude de ce séisme s'expliquerait par le jeu des pressions et tensions qui se sont accumulées pendant environ un siècle depuis le dernier séisme dans cette région.
Tant le regard humain que les instruments n'ayant d'accès direct aux couches géologiques (ou strates), les explications sismiques ne peuvent être qu'interprétatives. Le choc principal selon l'USGS (W-phase, USGS) viendrait d'un séisme né sur un plan à faible pendage (14°W) orienté N13°E, subparallèle à la direction moyenne N16 de la fosse du Japon, à une profondeur de . La magnitude déterminée est de M 9,0 (Mo=3,9×10N.m). "Harvard Seismology" conclut à des caractéristiques mécaniques semblables avec un pendage de 9°, une direction N21°E à une profondeur de . Le "Deutsche GeoForschungsZentrum" (GFZ) émet une hypothèse différente — jugée problématique par certains — avec un pendage de 9° vers l’est (plan N17°E) (Mw 8,9 ; Mo=2,4x10e22 N.m).
La secousse principale d’une magnitude de 9,0 s’est produite à locales ( UTC) au large des côtes nord-est du Japon à de profondeur, faisant violemment tanguer les immeubles de Tokyo. Le séisme a été ressenti jusqu'à Pékin. Il a duré environ deux à trois minutes avec une propagation unilatérale estimée à . Ce séisme est considéré comme « dévastateur » et il en survient un tous les 20 ans. D'après l'échelle de magnitude du moment, il fait partie des cinq séismes meurtriers les plus puissants depuis 1900 avec celui du Kamtchatka (magnitude de 9,0) en 1952, celui du Valdivia (de magnitude 9,5) en 1960, celui de l'Alaska (de magnitude 9,2) en 1964 et celui de Sumatra (de magnitude 9,1) en 2004.
Le séisme principal a été suivi le même jour de nombreuses répliques dont 56 de magnitude supérieure à 6 en date du 13 avril 2011; l’une d’elles de magnitude 6,4, s’est produite à locales ( UTC) et une de magnitude 7,1 environ quarante minutes plus tard. Les autorités japonaises craignaient dans les répliques à venir la haute probabilité de voir l’une d’elles atteindre une magnitude supérieure à 7, ce qui s'est effectivement produit le 7 avril.
Sans compter une multitude de séismes de magnitude inférieure à 6,0 survenus les jours suivants, un séisme fort de magnitude 6,1 a été ressenti le 15 mars 2011 vers (heure française), au sud-ouest de la capitale nippone. Selon l'Agence de météorologie japonaise, l'épicentre était situé à Shizuoka, à environ au sud-ouest de la capitale et à proximité du mont Fuji, zone où les secousses ont été les plus fortement ressenties. Plus tôt dans la journée, une des nombreuses secousses avait atteint également la magnitude de 6. Le mercredi 16 mars, une nouvelle réplique de magnitude de 6,0 a été enregistrée à (GMT), à une centaine de kilomètres de Tokyo, puis le 17 mars à (GMT), le 19 mars à (GMT), toutes deux de magnitude 6,1, de nouveau le 22 mars la région subit dans la même journée deux séismes de magnitude 6,6, un de 6,4 et deux de 6,1 faisant deux blessés dans la centrale de Fukushima. Les répliques se poursuivent le 24 (6,1), le 25 (6,4) et le 27 mars (6,1). Cependant, aucune alerte au tsunami n'a été déclenchée pour ces répliques. Le 7 avril, une réplique plus importante de 7,1 déclenche une brève alerte au tsunami qui est levée deux heures plus tard.
Le 11 avril, une réplique de magnitude 6,6 (initialement évaluée à 7,1) est suivie d'une augmentation du niveau d'alerte autour de Fukushima.
À la suite du séisme, l'île principale du Japon - Honshū - s'est déplacée de quelque vers l'Est, au lieu des en moyenne annuels. Ce mouvement entraînant un changement dans la répartition des masses de la Terre autour de son axe d'inertie principal, la vitesse de rotation de la Terre autour de son axe en est légèrement accélérée : les jours sont plus courts de . De gigantesques tourbillons se sont formés au large des côtes et plusieurs volcans se sont manifestés par des explosions comme le mont Shinmoe ou le Sakurajima. Les zones côtières se sont assez fortement enfoncées, leur altitude diminuant de 20 à .
Quelques jours après, des géophysiciens de l'université de Californie à Santa Cruz (États-Unis), constatent, grâce aux relevés de données GPS, que les ondes sismiques ont accéléré le mouvement du courant glaciaire Whillans Ice Stream situé en Antarctique. Ce phénomène n'est pas unique puisqu'il avait été observé lors du tremblement de terre du Chili en 2010 et permet entre autres d'expliquer l'avancée des glaciers.
Bien qu'à chaque séisme, les vibrations du sol créent des infrasons qui vont interagir avec notre ionosphère composée d'ions et d'électrons, les mesures relevées montrent que cette fois-ci, ce séisme associé à son tsunami — qui crée également des infrasons —, a fortement ébranlé cette partie de notre atmosphère.
De tels séismes déclenchent presque à chaque fois un tsunami d'importance. Celui-ci a déferlé sur les côtes pacifiques du Japon et d'au moins une vingtaine de pays, incluant l'intégralité de la côte du Pacifique de l'Amérique, soit de l'Alaska au Chili provoquant l'alerte au tsunami et les évacuations des populations habitant sur les zones côtières.
Le séisme principal a engendré un tsunami avec des vagues jusqu'à de hauteur selon les observations par , et avec des pics jusqu'à enregistrés à Miyako. Au cours des heures qui suivent le séisme, une alerte tsunami de niveau maximal est donnée par l’Agence météorologique japonaise à la Russie (les îles Kouriles mais pas l’île de Sakhaline), aux Philippines et aux îles Mariannes. Le Centre d'alerte des tsunamis dans le Pacifique a également placé en alerte tsunami l’île de Guam, Hawaï, les Philippines, l’Est de l’Indonésie, les îles Marshall, la Papouasie-Nouvelle-Guinée, Nauru, la Micronésie et Taïwan.
Le , la NASA annonce que le tsunami était en fait composé de plusieurs vagues — au moins deux — ayant fusionné en haute mer, ce qui a multiplié sa force.
Le tsunami a atteint la côte pacifique du Japon au bout de 10 minutes (temps calculé pour la partie nord-est la plus proche). La télévision de Kyodo a rapporté qu'un tsunami avec une vague de de haut avait frappé la préfecture d'Iwate au Japon. Une autre de de haut a été observée à Sendai dans la préfecture de Miyagi. Une vague d'une hauteur de a déferlé sur le port de Kamaishi, dans la préfecture d’Iwate. Un rempart de protection de de hauteur avait été érigé sur le littoral de la ville de (préfecture d'Iwate), cité en exemple et notamment visité par des représentants des autorités indonésiennes après le séisme de Sumatra en décembre 2004. Ce mur a été submergé par une vague qui lui était d'une hauteur supérieure d'au moins . Au total, 54 des 174 villes côtières et collectivités locales de la côte est ont été touchées par le tsunami, et 101 lieux désignés comme zones de refuges ont été détruits.
Le séisme a débuté à sous le plancher océanique, au large du Japon, puis s'est propagé via une faille séparant les plaques jusqu'à la fosse du Japon, au fond de la mer, libérant l'énergie de bombes de Hiroshima.
Le système d'alerte japonais repose sur des tsunamètres, mais aussi sur des sismomètres. Combinés à un système informatique, ceux-ci prévoient l'ampleur d'un tsunami à partir de la magnitude et de l'emplacement du séisme. En mars 2011, ce système n'a pas fonctionné à la perfection. Publiées alors que le sol tremblait encore, les premières estimations indiquaient un séisme de magnitude 7,9. Or les analyses ultérieures ont révélé une magnitude 9,0 - douze fois plus forte. Le tsunami prévu était de ou un peu plus, alors que les vagues ont atteint à Minamisanriku, et sans doute plus encore ailleurs.
L'alerte au tsunami a été lancée dans une grande partie du Pacifique jusqu'aux côtes chiliennes ainsi qu'à la Terre de Feu. À du matin (locales), le "National Weather Service" américain évoque une alerte au tsunami jusqu'à (locales) sur tout Hawaï.
Les côtes de nombreux autres pays sont ainsi touchées quelques heures plus tard : la Nouvelle-Zélande, l'Australie, la Russie, Guam, les Philippines, l'Indonésie, la Papouasie-Nouvelle-Guinée, Nauru, Hawaï, les îles Mariannes du Nord et Taïwan entre autres.
Peu après le séisme, le Pacific Tsunami Warning Center (PTWC) rapporte des alertes aux tsunamis au large du Pacifique, incluant un tsunami sur Hawaï à (5:56 GMT). Les pays au sud du Pacifique, incluant les îles Tonga, les Samoa américaines et la Nouvelle-Zélande, des vagues ont été perçues plus hautes que la normale, mais n'entraînent aucun dégât majeur. Parmi ces pays, les côtes Pacifique du Mexique et de l'Amérique du Sud, des vagues ont également été perçues et entraînent quelques dégâts. Le Pérou rapporte une vague de et plus de 300 maisons détruites dans les villes de Pueblo Nuevo de Colan et de Pisco. La Russie évacue résidents des zones côtières des Îles Kouriles peu après le séisme.
Au large des territoires français d'outre-mer, la Nouvelle-Calédonie, la Polynésie française et Wallis-et-Futuna évacuent leurs résidents près des littoraux et signalent des vagues de à de hauteur. Le tsunami a ensuite frappé plus fortement les îles Marquises, situées à km au nord-est de Papeete. Trois vagues de deux mètres ont déferlé sur l'île de Nuku Hiva. La ministre de l'Écologie, Nathalie Kosciusko-Morizet déclare . En Polynésie française et en Nouvelle-Calédonie, l'alerte au tsunami est levée quelques heures après avoir été déclenchée.
Les chiffres qui suivent ne sont en réalité pas à comparer avec un autre séisme tel que le séisme de 1995 de Kōbe qui avait fait morts car, aussi spectaculaire et important qu'était ce séisme du 11 mars de magnitude 9, en réalité il ne fit que très peu de morts et dégâts grâce à la qualité des constructions japonaises construites suivant les règles du génie parasismique ; c'est bien le tsunami qui s'ensuivit qui est à l'origine à plus de 90 % des pertes humaines.
Au soir du samedi 12 mars, le nombre de morts et de personnes portées disparues était évalué à plus de selon un bilan officiel, mais le gouvernement nippon annonçait cependant être sans nouvelles de plus de habitants sur les que compte la ville portuaire de Minamisanriku. Le 21 mars, le nombre de victimes dénombrées s'élève alors à morts, disparus et blessés.
Les victimes se concentrent dans les trois préfectures de Miyagi, d'Iwate, et de Fukushima. Au 2 avril, la préfecture de Miyagi dénombre ainsi morts et disparus, celle d'Iwate morts et disparus, et celle de Fukushima morts et disparus. La mortalité est due pour 92,5 % à des noyades consécutives au passage du tsunami, le taux allant de 95,7 % pour la préfecture de Miyagi à 87,3 % pour celle d'Iwate à 87 % pour celle de Fukushima, et 65 % des victimes étaient âgées de 60 ans ou plus alors que les moins de 30 ans ne comptent que pour 12 % du total des victimes.
Les derniers rescapés sont secourus le 20 mars dans la ville d'Ishinomaki. Face au nombre de victimes et aux pénuries, les collectivités doivent suspendre la crémation des corps appliquée traditionnellement au Japon, et recourir à des enterrements temporaires, les cérémonies devant se dérouler plus tard.
Des décès sont aussi relevés dans les zones touchées après les évènements en raison des stress psychologiques et physiques de la vie quotidienne durant cette période (décès de personnes de l'entourage ou de la famille, destructions des habitations...) , des fatigues occasionnées, du dysfonctionnement des structures de santé (hôpitaux, ...) et l'apparition de maladies comme des grippes ou des gastro-entérites dans les camps d'accueil de réfugiés posent des problèmes sanitaires, ainsi que les températures négatives qui touchent la région à partir du 22 mars. 282 décès sont ainsi constatés lors du mois suivant le séisme, dont 214 dans la seule préfecture de Miyagi, y compris 123 décès dans la seule ville d'Ishinomaki.
Le ministère des Affaires étrangères japonais a comptabilisé parmi les victimes, décédés (Chinois, Canadiens, Nord-Coréens, Philippins, Taïwanais et Américains), et plusieurs douzaines disparus (principalement des Chinois et des Sud-Coréens).
Au 11 mai 2011, le bilan du séisme et du tsunami est de morts et environ disparus selon la police japonaise. Au 11 juin 2011, trois mois après la catastrophe, on dénombre morts et disparus, sans plus d'espoir de retrouver des disparus survivants. Plus de personnes sont toujours sans domicile, réfugiées dans des centres d'accueil. Le 11 août, 5 mois après la catastrophe, le bilan était de morts et disparus, d'après l"'Asahi Shimbun".
Sur la préfecture de Fukushima, le bilan officiel et provisoire de la gestion post-accidentelle de cette catastrophe, tenu par l'Agence à la Reconstruction Japonaise, s'élève à en février 2014 ( en juin 2013, en août 2012), surtout liées aux évacuations et à la relative fragilité des évacués, soit plus que les dus au séisme et au tsunami, et plus de , indifféremment pour le séisme, le tsunami ou pour l'accident nucléaire.
Jusqu'à août 2012, 90% des victimes étaient âgées de plus de 70 ans, la principale cause de décès était l'épuisement moral et physique des personnes fragiles à la vie en centre et au camp d'évacuation, ensuite viennent l'évacuation d'hôpitaux et de foyers de personnes âgées. En tout, 638 morts, dont 433 dans la seule préfecture de Fukushima, ont été déplorés pendant le premier mois du fait de la triple catastrophe de mars 2011, jusqu'à un millier de personnes sous les trois premiers mois. Entre autres, l'aggravation des maladies et le dysfonctionnement hospitalier seraient responsables de 283 victimes. D'autres causes sont énoncées comme l'échec de premiers secours dues au trafic ou à la destruction d'hôpitaux, les suicides, à cause de la perte de tous leurs biens et/ou de leur activité, toujours selon les chiffres de l'Agence à la Reconstruction Japonaise.
La destruction d'habitations oblige les populations à chercher refuges dans des centres mis à leur disposition, et quelque personnes sont ainsi évacuées. Une semaine après le séisme, personnes étaient accueillies dans quelque structures d'accueil.
Les dégâts du séisme et du tsunami ont créé un premier mouvement de départ en dehors des zones touchées. Les préfectures de la région du Kantō ouvrent à partir de la journée du 17 mars plusieurs abris à destination des populations du Tōhoku, suivies le lendemain par un groupe de sept préfectures de la région du Kansai. Le même jour, le gouverneur de la préfecture de Miyagi appelle les habitants de sa préfecture à rejoindre d'autres régions en raison des problèmes d'hébergement.
Les conséquences potentielles de l'accident nucléaire de Fukushima créent elles aussi des déplacements de population. Dans un périmètre de autour de la centrale de Fukushima Daiichi, habitants sont évacués par les autorités, ainsi que autres personnes situés à autour de la centrale nucléaire de Fukushima Daini. La zone d'évacuation autour de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi devient une zone interdite à la population au 22 avril en raison des contaminations radioactives. Le gouvernement conseille par ailleurs aux habitants résidant dans une zone compris entre 20 et autour de la centrale de Fukushima Daiichi de l'évacuer, et lève ce conseil le 30 septembre.
Des déplacements sont aussi notés des zones exposées du Tōhoku et du Kantō vers la région du Kansai, alors que le gouvernement étudie sans la rendre officielle à l'époque la possibilité d'évacuer jusqu'à 30 millions de personnes résidant dans ces zones en cas d'aggravation de la situation. Plusieurs sociétés redéploient leurs effectifs vers cette région ainsi que des ambassades. Les premiers mouvements de retour d'entreprises vers le Kantō sont relevés à partir du 21 mars, et au 20 avril la plupart des ambassades ont rouverte à Tokyo.
Le rapatriement de ressortissants étrangers est aussi organisé par des pays étrangers en raison des risques nucléaires. La Chine est le premier pays à offrir des moyens pour quitter le pays à ses ressortissants en fournissant des transports pour quelque Chinois, suivi par l'Allemagne, le Royaume-Uni et la France. Entre le 11 et le 22 mars, quelque étrangers quittent le pays en passant par l'aéroport de Narita, contre en temps normal. Au niveau national, quelque étrangers quittent le pays entre le 12 mars et le 8 avril, dont la première semaine. Parmi eux, 57 % soit disposaient de permis de ré-entrée sur le territoire, dont quelque Chinois, Sud-Coréens, et Américains. Des sociétés américaines et européennes organisent le transfert de leurs activités vers Osaka et d'autres villes du sud du pays, ainsi que vers d'autres métropoles de la région comme Hong Kong, et la question de leurs déplacements permanents se pose. D'après une étude du gouvernement métropolitain, 25 % des étrangers habitant Tokyo ont temporairement quitté le pays après le séisme.
Dans l'enseignement primaire et secondaire, le séisme oblige les établissements des préfectures touchées à annuler dans un premier temps les cérémonies de remise des diplômes qui se tiennent à la même époque de l'année, mais ceux-ci sont réorganisés peu à peu dans les semaines suivantes, y compris dans des centres d'évacuations. La rentrée des classes qui se déroule en avril est aussi perturbée dans les quatre préfectures les plus touchées, et 155 établissements ne peuvent assurer de cours dans leurs locaux, ceux-ci étant détruits ou servant de refuges, touchant ainsi élèves. Près de manuels scolaires sont aussi détruits, et le ministère de l'éducation japonais procède à des distributions de nouveaux exemplaires pour les remplacer.
L'enseignement supérieur est touché à plusieurs niveaux. La période des examens d'entrée à l'université est perturbée par la catastrophe. Plusieurs établissements ont initialement programmé ces épreuves pour les 12 et 13 mars, et doivent les repousser de quelques heures pour permettre aux étudiants d'accéder aux salles d'examens, ou organisent des épreuves plus tard pour les étudiants venant des zones les plus fortement touchées. Le recrutement des nouveaux diplômés qui a lieu à la même période est lui aussi perturbé, à un moment où le nombre d'étudiants trouvant un emploi au terme de leurs études est historiquement au plus bas, et plusieurs grandes compagnies repoussent leur procédure de recrutement jusqu'à avril, ou juillet dans les zones les plus touchées. L'accueil des étudiants étrangers est aussi perturbé, l'Université du Tōhoku à Sendai voit ainsi 90 % de ses étudiants étrangers quitter la région, et à Tokyo, l'Université Waseda doit repousser d'un mois leurs rentrées. Les dégâts causés par le séisme s'élèvent par ailleurs à environ 90 milliards de yens, dont 35,2 milliards pour la seule université du tōhoku à Sendai.
Le déroulement d'épreuves sportives est aussi touché. Les matchs de gala de baseball professionnel prévus les 12 et 13 mars sont annulés, une première depuis le séisme de 2008 à Iwate, et la Pacific League, l'une des deux ligues professionnelles de baseball japonais, repousse le début de sa saison du 18 au 25 mars. Les matchs de première et deuxième division du championnat du Japon de football prévus le week-end des 12 et 13 mars sont eux aussi annulés, et les matchs de la Ligue des champions de l'AFC dans lesquels des équipes japonaises sont engagées sont repoussés. La Basketball Japan League comme la Japan Basketball League annulent leurs matchs du weekend, et cette dernière annonce qu'elle met fin à la saison en cours. Les Championnats du monde de patinage artistique 2011, prévus pour se dérouler du 21 au 27 mars au Yoyogi National Gymnasium de Tokyo, sont eux aussi annulés.
L'industrie des médias est aussi touchée. Les évènements entourant les sorties de films le vendredi sont annulées dans l'ensemble du pays le jour du séisme. Des films dont les thèmes sont jugés trop sensibles au vu des évènements voient leur sortie repoussée ou sont retirés des salles, et des sorties de jeux vidéo sont elles aussi repoussées ou annulées pour des raisons similaires.
Quatre centrales nucléaires abritant quatorze réacteurs, les plus proches de l'épicentre, ont été particulièrement exposées à l'onde du tremblement de terre et à la violence du tsunami. Il s'agit des centrales de Fukushima Daiichi, de Fukushima Daini, d'Onagawa et de Tokai.
La perte des systèmes de refroidissement des réacteurs 1 et 2 des six réacteurs à eau bouillante de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi, les plus anciens, situés dans la "centrale numéro un" de Fukushima a été constatée. Ces réacteurs ont été mis en état d'alerte nucléaire. Un taux de radioactivité fois supérieur à la normale a été détecté dans la salle de contrôle de la centrale 1 de Fukushima. Le gouverneur de la préfecture de Fukushima a décidé l'évacuation de six mille personnes, d'abord dans un rayon de autour de la centrale, puis étendu à en raison d'un possible lâcher de vapeur radioactive pour diminuer la pression dans l'enceinte de la centrale. Une explosion s'est ensuite produite, entraînant l'effondrement du bâtiment entourant le réacteur numéro 1. Un incendie s'est également déclaré dans la centrale nucléaire d'Onagawa, et a été maîtrisé sans qu'aucune fuite radioactive ne soit détectée dans l'immédiat.
Onze réacteurs situés en zone touchée se sont automatiquement arrêtés, selon le ministère de l'Industrie, dans quatre centrales (cinq selon le Premier ministre Naoto Kan qui a pris la direction d'une cellule de crise) où ils se sont « arrêtés en toute sécurité », et automatiquement selon l'AIEA qui est en contact avec l'agence japonaise "Nuclear and Industrial Safety Agency" (NISA).
Le 13 mars, une explosion du bâtiment externe du réacteur 1 a lieu à la centrale Fukushima I, suivie d'une autre (voire double) le 14 mars au matin, au niveau du toit du réacteur 3, puis d'une autre le 15 mars cette fois-ci sur la structure externe du réacteur 2. Le but est de faire diminuer la pression, mais l'inconvénient de ces déflagrations provoquées est le rejet d'éléments radioactifs dans l'atmosphère et un risque de fragilisation des enceintes. L'Agence de sûreté nucléaire japonaise tente de rassurer, soucieuse d'éviter une panique. Le 15 mars, TEPCO décide d'évacuer tous ses employés, ne laissant que quelques pompiers sur place pour tenter de refroidir quatre réacteurs gravement endommagés.
Des opérations de refroidissement des réacteurs via canons à eau, couplées au rétablissement de électricité se mettent alors en place. Le 28 mars, TEPCO fait appel aux groupes industriels publics français spécialisés dans le nucléaire Areva et EDF, ainsi qu'aux experts du CEA, afin qu'ils apportent leur aide à tenter de circonscrire la catastrophe en cours sur 4 des 6 réacteurs du complexe. L'arrêt à froid est officiellement atteint le 16 décembre.
Le démantèlement de la centrale est étudié avec la remise le 21 octobre d'un rapport prévoyant des opérations s'étalant sur 40 ans.
D'autres sources d'énergie du Japon ont été touchées, et le 13 mars, environs 2,6 millions de foyers sont sans électricité. Ce chiffre est ramené à au 2 avril.
Des incendies dans des raffineries se déclarent après le séisme, comme celle de Cosmo Oil à Ichihara, ou dans une autre raffinerie à Chiba qui produit quelque barils par jour, toutes deux dans la région de Tokyo. Une explosion dans la raffinerie de Shiogama dans la région de Sendai est aussi signalée, laquelle produit quelque barils par jour. D'autres raffineries sont plus légèrement endommagées et doivent suspendre leurs activités. La réouverture de celle de la JX Nippon Oil  Energy Corp de Yokohama, l'une des plus grandes du pays, intervient le 21 mars. La production journalière de pétrole revient à 3,4 millions de barils fin mars, ce qui reste inférieur à la demande intérieure. La production d'éthylène nationale connait une baisse de 25 %.
Les énergies hydroélectriques sont aussi touchées. le 11 mars, le Barrage Fujinuma, préfecture de Fukushima se rompt et des maisons sont emportées. Le lendemain, 252 barrages sont inspectés, et des craquelures peu profondes sont découvertes sur six d'entre eux, sans que ni leurs capacités de production ni leurs sécurités ne soient affectées.
La mise hors service des centrales nucléaires fait peser sur le réseau électrique japonais un risque de blackout, la demande étant de 41 millions de kW là où l'exploitant, The Tokyo Electric Power Company, ne peut plus fournir que 32 millions de kW. Des coupures de courant affectant tour à tour neuf préfectures sont approuvées par le Premier ministre Naoto Kan le 13 mars, et touchent 47 millions de personnes, soit 37 % de la population japonaise. L'acheminement d'électricité depuis l'ouest du pays est par ailleurs limité, cette zone étant gérée par la Kansai Electric Power Company qui produit de l'énergie à , contre pour celle produite par The Tokyo Electric Power Company, et les deux transformateurs situés dans les préfectures de Shizuoka et de Nagano ne peuvent traiter que par jour. Des restrictions sont aussi mises en place du au de manière à économiser environs 15 % d'électricité. Dans le même temps les centrales nucléaires de l'archipel sont mises à l'arrêt progressivement, et début décembre 2011 85 % du parc nucléaire est à l'arrêt ; ce type d'énergie qui représente avant le séisme 30 % de la production d'électricité ne représente alors plus que quelques pour-cents.
Aucun port industriel majeur du pays n'est touché gravement par les conséquences du séisme, contrairement au séisme de 1995 de Kōbe où l'épicentre avait touché le premier port du pays, et ni les capacités d'importations ni celles d'exportations ne sont significativement impactées. Par ailleurs le Japon dispose de protections contre les tsunamis ou les typhons sur près de 40 % de ses de côtes sous forme de brises lames, d'épis ou de digues.
Dans la région autour de l'épicentre, après un délai de 10 minutes suivant la première secousse, le port de Sendaï est touché par des vagues de , et ceux de Rikuzentakata et de Minamisanriku sont complètement submergés. Dans la baie de Kamaishi, le brise-lame inauguré en 2009 et alors le plus important au monde est détruit. La digue de Miyako longue de est quant à elle détruite sur plusieurs points. La remise en service des 15 ports nationaux situés dans la zone touchée s'étale jusqu'au 23 mars, date à laquelle le ministère chargé des transports annonce la réouverture partielle du port d'Ishinomaki.
Plus loin, le port de Hakodate dans l'île de Hokkaidō est submergé par des vagues de . Les effets du séisme incluent quelques fumées visibles d'un bâtiment au port de Tokyo avec certaines parties du port inondées.
Les ports situés au sud de la capitale sont tous remis en fonction le lundi 14 mars, date à laquelle les ports situés au nord continuent à être inspectés. Les dégâts dans les ports de Hachinohe, de Sendai, d'Ishinomaki et d'Onahama, spécialisés dans le transport de conteneurs, imposent des durées de reconstruction de plusieurs mois, alors que ceux des ports de Kashima, neuvième port pour conteneurs du Japon, et de Hitachinaka se comptent en semaines. Le port de Sendai rouvre partiellement le 16 avril. Concernant les ports de pêche, 319 sont touchés par les effets du séismes et du tsunami. Un an plus tard, au , 311 ont repris leurs activités.
Les axes routiers sont touchés, et lieux où les dégâts sont importants sont relevés. Plusieurs sections de l'autoroute du Tōhoku qui dessert le nord du Japon sont endommagées, mais elle est ouverte dès la semaine suivante pour les véhicules de secours, et dès le 24 mars pour le service régulier.
Les Shinkansen au départ et à l'arrivée de Tokyo sont suspendus le jour même, mais aucun déraillement n'est signalé. La ligne Shinkansen Tōkaidō reprend son service plus tard dans la journée du 11, et retrouve un niveau de trafic normal le jour suivant, alors que les lignes du Jōetsu et de Nagano ne sont remises en fonction que le 12 ; dans la région du Tōhoku la ligne Shinkansen Tōhoku qui relie la capitale à Sendai et Morioka reste fermée en raison des dégâts ; le tronçon reliant Tokyo à Sendai est rouvert après des travaux le 25 avril, et le 29 avril celui reliant Sendai à Ichinoseki est le dernier tronçon de cette ligne à être rouvert. La ligne Akita qui relie Akita à Morioka est rouverte le 18 mars. Les travaux de remise en état se poursuivent jusqu'au retour complet à un service normal le .
Plusieurs autres lignes, dont la totalité de celles de la East Japan Railway Company, sont aussi suspendues. 23 gares sont détruites par le tsunami dans la région de Tōhoku, et sept lignes sont touchées sur 680 lieux, totalisant quelque de lignes endommagées. Dans la région de Tokyo, la suspension des transports ferroviaires bloque quelque personnes dans la capitale le jour du séisme et des hébergements sont mis en place par la municipalité, avant que la plupart des trains ne soient partiellement remis en fonction le 12 mars, mais touchés par les limitations de courant mises en place à partir du 14 mars.
Les services des aéroports de Narita et de Haneda dans la région deTokyo sont suspendus après le séisme, les vols étant déroutés vers des aéroports du sud du pays, et dix avions sont déroutés vers la base militaire proche de Yokota Air Base. Plusieurs compagnies étrangères reportent ou annulent leurs vols vers la capitale le jour du séisme. Le lundi 14, la totalité des aéroports avait rouvert, à l'exception de celui de Sendai pour lequel le bureau de l'aviation civile japonaise prévoyait une réouverture pour le 15 ou 16 mars pour les vols humanitaires, et qui rouvre à partir du 13 avril pour les vols commerciaux avant de retrouver un service complet au 25 septembre. En raison des problèmes nucléaires, plusieurs compagnies aériennes suspendent leur desserte de la capitale à partir du 15 mars.
Le réseau Internet japonais connaît une chute de 27 % du nombre de requêtes au moment du séisme, mais le taux revient à la normale au bout d'une heure. De la vingtaine de câbles sous-marins qui relient le Japon au reste du monde, seul un petit nombre est rompu ou endommagé. Plusieurs entreprises se tournent vers le télétravail pour éviter à leurs employés de se déplacer, et une entreprise comme NTT DoCoMo enregistre à Tokyo un gain de 150 entreprises se tournant vers ce type de service dans le mois suivant le séisme.
Le réseau mobile est le plus touché, et émetteurs des trois principaux opérateurs, NTT DoCoMo, Softbank et KDDI sont hors service au soir du 12 mars, soit en raison des dommages causés par le séisme ou le tsunami, soit par le manque d'électricité