２０日午後４時５３分頃、三陸沖で震度５強の地震を観測した影響で、運転を見合わせていた東北新幹線は、午後９時頃から全線で運転を再開した。ＪＲ東日本によると、再開後も仙台―新青森駅間で速度を落として運転、最終列車まで大幅な遅れや運休が発生した。秋田新幹線と山形新幹線も一時運転を見合わせるなどして、東北・山形・秋田新幹線は上下線で計３５本が運休、計５５本に遅れが発生。約３万６４００人に影響したとし