青森県で２０日夕、最大震度５強を記録した地震では、北海道から静岡までの１６都道県で「長周期地震動」を観測した。長周期地震動はゆっくりとした大きな揺れで、高層ビルなどに被害をもたらすことがある。気象庁は強さに応じて４段階の階級を定めており、今回の地震での最大は上から２番目の「階級３」。宮城県北部と秋田県内陸南部で記録した。
「階級２」は山形県庄内や新潟県下越など。「階級１」は長野県北部などだった。
気象庁は、階級３を「立っていることが困難。固定していない家具が移動することがある」と説明する。２は「物につかまりたいと感じる」、１は「ほとんどの人が揺れを感じる」という。
気象庁によると、揺れが１往復するのにかかる時間を周期と呼ぶ。普通の震度階級（０～７）で表される「がたがた」とした揺れは周期が短く、長周期地震動は周期が長い。マグニチュード（Ｍ）が大きい地震では長周期の揺れが強くなる。そして、周期の短い揺れと違って遠くまで伝わる特性がある。
建物の固有周期と地震の揺れの周期が一致すると、大きく揺れる。