地震发生后，总兵力23万人的日本自卫队在36小时内调集10万部队参加救灾，显示出日本自卫队具备相当高的战备水平。
然而，地震与海啸也对日本自卫队造成较大影响。有评论称，这场灾害的打击无异于一场小型战争。
海啸淹没部分军事基地
在此次地震灾害中，日本自卫队位于宫城县的松岛基地受到2米高海啸侵袭，建筑物2楼以下都浸泡在海水中。
驻扎在该基地的空中自卫队航空教育集团第4航空团和松岛救难队遭受重大损失。
第4航空团下辖第11、第21、第22三个飞行中队，除第11中队配备T-4教练机外，另外两个飞行中队均配备T-2教练机。
配置在该基地的28架战斗机也被海水淹没，有的战斗机被冲撞到机库的墙壁上，有的战斗机被从基地卷起撞上民房。
包括全部18架F-2战斗机、4架T-4练习机、4架UH60直升机都受损十分严重，可能已经无法使用，部分战机上携带的导弹也在海啸中失落。该基地内还有200名人员在海啸后失去联系。另外，松岛基地的基础设施和相应的配套系统也遭受重大损失。
除了松岛基地，驻扎在仙台、福岛县和岩手县的日本陆上自卫队东北部军也有较大损失。
东北部军是日本陆上自卫队的五个军之一，其司令部就设在仙台，防区为津轻海峡中线以南，山形和福岛县南界以北，正是此次灾害的重灾区。仙台更是此次地震和海啸中受灾最严重的地区，仙台机场的房屋、汽车、飞机均被海啸冲毁。
驻扎在仙台的陆上自卫队近卫第二装甲师装备的众多装甲车，包含90式坦克等都因遭海水淹没而宣告无法使用。
此外，福岛县和岩手县的陆上自卫队基地也遭到重创。
除了物资装备的损失，在地震、海啸和随后的救灾行动中，陆上自卫队的人员损失也不少。
东北部军一支约300人的部队于3月11日最先进入灾区，却在3月12日上午失去了联系。
日本海上自卫队超过80%的舰只集中在日本群岛东岸和南岸驻扎点和基地内。
在这次地震海啸灾害中，这些驻扎点和基地基本没有受到太大影响。因此，日本海上自卫队几乎没有损失。
另外，美国驻日本军事基地群也在这次地震海啸灾难中躲过一劫，基本上没有遭受损失。
日本仙台HK电台记者发表评论，自卫队还在评估海啸对日本军力的影响，但可以肯定这场灾害的打击无异于一场小型战争。
东北部防卫能力受影响
需要指出，日本自卫队宫城县松岛基地的基础设施无法运作，对日本东北部方向上的防卫能力有很大影响。而配属松岛基地第21训练中队的18架双座型F-2B战机全军覆没对日本空中自卫队的影响也将是全局性的，比单纯损失18架战斗机更严重。
F-2战斗机是日本在第40批美制F-16C单座战斗机的基础上研发的第3代战斗机，单机造价高达1.1亿美元，是一种相当昂贵的武器。与F-16C战斗机相比，日本F-2战机的主要改动包括：
加长了机身，重新设计了雷达罩，集成了先进的电子设备（包括主动相控阵雷达、任务计算机，以及集成电子武器系统等），加长了座舱，增加了机翼面积，并采用了单块复合材料结构，机翼前缘采用了雷达吸波材料，在机身和尾部应用了先进的复合材料和先进的结构技术，加装了阻力伞。动力装置采用美国通用电气公司的F110-GE-129发动机。
F-2战机最大飞行速度2马赫，作战半径830公里，机上大量运用复合材料制造，并具有一定的隐身能力，机翼下总共有8个挂架，可以挂载美制AIM-7中程空对空导弹、AAM-3短程空对空导弹、SAM-2反舰导弹和MK82炸弹，可以用来执行制空、对地攻击和反舰任务，算得上是一种多用途战机。
可以说，F-2战机在日本自卫队中担负的作战任务相当于F-15、F-16和F/A-18三种机型在美军中的作用。
最初日本计划生产130架F-2战机，其中包括83架单座型F-2A战机，47架双座型F-2B战机。后来生产数量经过多次调整，最后确定为94架（另有4架原型机）。目前，日本已生产至少77架F-2战机，其中33架是F-2战机的训练平台双座型F-2B。
此次海啸使日本损失了大半的F-2战机训练平台，其影响非常深远，将在一定程度上动摇F-2战机在日本防卫体系内的地位，可能迫使日本加快四代战机的研制和引进工作。当然，增加F-2B型战机的生产订单也是一种选择。
救灾迟缓暴露管理漏洞
在灾难袭来之际，日本从政府到国民表现出的冷静、有序曾得到广泛赞誉。
日本内阁几分钟内就成立了灾难对策本部，并启动应急体制的速度令人刮目相看。
自卫队方面的反应也不慢，大地震发生在当地时间下午2点46分，东北部自卫队在3点01分就派出直升机搜集灾害状况。
在4小时内，自卫队海陆空三路救灾力量全部出动。在遭受海啸重创的情况下，自卫队的动员能力和机动力表现抢眼。
这或许得益于自卫队吸取了1995年阪神地震救灾不力的教训，构筑了紧急事态应对体制和陆海空自卫队“统一运用体制”。
然而，快速启动不等于有效运转。随着救灾工作展开，需要增派自卫队时，内阁与防卫省之间就出现了分歧。
首相在没有征求防卫省意见的情况下，作出增加自卫队救灾人数的决策。
防卫省则考虑本身的防卫任务，一旦大量自卫队投入救灾，可能产生防卫空白。
结果防卫省公布自卫队救灾人数时一改再改，迟滞了救援行动。日本防卫相北泽俊美直到震后第三天才会同陆上自卫队东北方面总监部，建立“统合任务部队”，统一调遣陆海空三个自卫队。在核事故形势日益严峻的情况下，首相明确要求自卫队派直升机对核电站机组实施空中注水，但防卫省考虑到自卫队员安全无法得到保证，一再延误派遣时间。
总的来看，在遇到没有预案的突发事件时，自卫队显得慌乱、犹疑，缺乏有效的指挥和行动。
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