По результатам анализа данных сети GPS был обнаружен отклик ионосферы, возникший через 8,7 мин после землетрясения [168]. Над эпицентром были зарегистрированы вариации полного электронного содержания, состоящие из фаз сжатия и разряжения. Вариации полного электронного содержания определяются возмущением F-слоя. В статье предполагают, что внутренние гравитационные волны, излучаемые цунами, имеющие вертикальную компоненту скорости, способны достичь ионосферы и привести к вариациям плотности ионосферной плазмы. Кажущаяся скорость возмущения изменялась от 3 км/c (вблизи области эпицентра) до 1 км/с (вдали от него, вдоль цепочки GPS станций в юго-западном направлении). Эпицентральная зона характеризуется значительной протяженностью и шириной. Возмущения в ионосфере зарегистрированные посредством спутников GPS, распространялись не изотропно. Время запаздывания возмущений ТЕС в ионосфере составляет 14,3 секунды на ближней к эпицентру события точке изолинии, а на удаленных от нее станциях – 14,0 секунд [168, рис. 6]. Не характерную для акустического сигнала скорость возмущений, авторы работы [168] считают обусловленной тем, что очаг землетрясения не точечный. Этим же фактором объясняют высокую амплитуду вариаций TEC на значительном удалении от эпицентра в юго-восточном направлении. По мнению авторов публикации, общее свойство всех сигналов ближней зоны – достаточно резкий фронт, что свидетельствует о быстром вертикальном смещении водной поверхности и соответствующем смещении дна океана. То, что амплитуда сигнала TEC вблизи эпицентра меньше, чем на удалении, ученые связывают с зависимостью амплитуды акустического импульса от угла выхода луча (для высот ионосферного F-слоя). В статье [168] признают, что известная им информация не позволяет сделать однозначного вывода, чем было вызвано такое явление. По мнению авторов публикации, данные о косейсмических (остаточных) деформациях, свидетельствуют о бифокальной природе очагов сейсмического события 11.03.2011 г. Они представляют удаленные друг от друга центры сил, ответственных за развитие гравитационных процессов. В области литосферы, подверженной сильным деформациям, перед крупными землетрясениями наблюдаются вариации магнитного поля, ультранизкочастотные «гравитомагнитные» волновые возмущения и «сейсмогравитационные» процессы, которые, по мнению ученых, подготавливают событие.
Аномальные магнитные возмущения, которые сформировались перед цунамигенным сейсмическим событием на Аляске (27 марта 1964 г.), впервые были обнаружены в том же году. Возмущения в поле Земли начали изучать системно со второй половины ХХ в., когда ученые кафедры физики Земли Ленинградского университета, под руководством профессора Е.М. Линькова, получили данные о сейсмогравитационных возмущениях (пульсациях), предваряющих крупные сейсмические события. Для выделения слабого сейсмогравитационного процесса, Линьков Е.М. создал [169] приборы и впервые в сейсмологической практике использовал магнетронную систему съема информации с длиннопериодного сейсмографа. Ленинградские ученые проанализировали возмущения перед катастрофическим землетрясением в Армении 7 декабря 1988 г., когда был разрушен город Спитак и десятки окрестных сел. В синхронных записях длиннопериодного сейсмографа и микробарографа были выделены низкочастотные сейсмогравитационные колебания, которые предшествовали главному удару. Аналогичные низкочастотные возмущения зарегистрированы перед землетрясением