これまでは数百キロメートル離れた地震は互いに関係はないと考えるのが通説だった。だが前例のない大地震だけに、従来の知識では説明しきれない。
連動したのは「宮城県沖」「三陸沖南部海溝寄り」「福島県沖」「茨城県沖」の震源域で、調査委はエリアごとに地震や津波を予測していた。阿部名誉教授は「連動したことで巨大地震を超えた超巨大地震になった。東海、東南海、南海地震の連動は検討してきたが、東北地方では想定できなかった」と悔しそうに語る。
地震発生２日前の９日には、ほぼ同じ場所でＭ７．３の地震が発生している。阿部名誉教授は「２月にもＭ５クラスの地震が４回起きた。これらが前震かどうかは分からないが、前触れだったようにも思える。私たちの理解はそこまでいかなかった」と悔しさをにじませる。
東大地震研究所の古村孝志教授によると、東京都文京区では周期が０・５秒前後から２０秒以上までの幅広い地震波が観測された。「幅広い地震波は大規模な地震の特徴の一つ」という。超高層ビルや石油タンクを揺らす周期が７秒前後の「長周期地震動」については、「新潟県中越地震（平成１６年）のときのように、長周期地震動が卓越したわけではない。今回は比較的低層の建物が大きく揺れたのではないか」と話した。
