นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย 8 แห่งในญี่ปุ่นกำลังร่วมงานกับนักวิจัยอเมริกันและรัสเซียในการพัฒนาระบบพยากรณ์แผ่นดินไหวร้ายแรงโดยใช้ข้อมูลที่ได้จากการวิจัยขั้นต้นที่ทำขึ้นมาไม่นานหลังเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในญี่ปุ่นเมื่อเดือนมีนาคม การศึกษาดังกล่าวตรวจพบความเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศเหนือบริเวณศูนย์กลางแผ่นดินไหวนั้นไม่กี่วันทั้งก่อนและหลัง และสันนิษฐานว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวมีความเกี่ยวโยงกัน
นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นและคาดการณ์เกี่ยวกับความเกี่ยวโยงระหว่างการเกิดแผ่นดินไหวต่าง ๆ กับการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศมานานราว 20 ปีแล้ว และในไม่กี่ปีมานี้ ขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้ามากขึ้น นักวิจัยสังเกตเห็นความเกี่ยวโยงลักษณะนี้เมื่อเกิดแผ่นดินไหวร้ายแรงในจีนในปี 2551 ในอิตาลีในปีต่อมา และในเฮติเมื่อปีที่แล้วด้วย นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า ความเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศก่อนเกิดแผ่นดินไหวนั้น เนื่องมาจากก๊าซเรดอนที่ไร้กลิ่นไร้สีที่ปล่อยออกมาจากใต้พื้นผิวโลกขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศระดับสูงชั้นนอก แล้วถูกรังสีจากดวงอาทิตย์ซึ่งทำให้โมเลกุลของก๊าซนั้นแตกตัว และทำให้อุณหภูมิอากาศโดยรอบสูงขึ้น
นักวิทยาศาสตร์บางคนยังไม่แน่ใจเกี่ยวกับทฤษฎีดังกล่าว และนักวิจัยบอกว่า ยังจะต้องศึกษากันต่อไปโดยมุ่งในเอเชียซึ่งมักเกิดแผ่นดินไหวร้ายแรงเป็นสำคัญ