地震災害的監測預警
日本堪稱世界上地震最多的國家，每年發生有感地震約1000多次，全球10%的地震均發生在日本及其周邊地區。
為了能在地震發生後快速確定地震的震中、推算出震級，並儘快發布地震災害警報，日本建有完善的地震災害監測系統，日本氣象廳在全國設有約600個地震觀測點，24小時監測地震；還在日本海域水下2000米，安裝了約1000個地震儀，通過海上監測船將有關地震信息發射到人造衛星上，再利用全球定位系統，密切監視大陸架板塊的移動。
在發生地震時，通過地震災害監測系統，可實時將地震觀測結果傳送到氣象廳，求出震中、震源深度、震級等，迅速發布地震情報、預報、警報。
日本氣象廳還建有緊急地震速報系統、地震預警系統。當震源附近的地震觀測點檢測到地震後，在數秒到一分鐘之內，可以發布5至10次地震情報。
當發生大地震時，氣象廳的地震預警系統會檢測到先傳來的縱波，並在橫波到來前的數秒乃至數十秒，利用對地表破壞較小的縱波和對地表破壞較大的橫波之間的幾秒到幾十秒的時間差，迅速發出地震警報。在S波來臨之前的幾秒到幾十秒的時間差就成了人們逃生的寶貴時間。
此外，氣象廳還開發了地震受災早期評價系統。該系統儲存了大量4級以上地震的災難資料，一旦發生大地震，該系統可以在30分鐘內自動計算出受災規模，為政府實施救援措施，提供科學依據。
發生地震後，氣象廳按以下順序，依次發布地震情報。在預測地震的震級為4級以上時，發布地震警報；在預測地震的震級為3級以上，地震發生l.5分鐘後，發布震級速報，速報地震的地點及發現地震的時刻；在預測地震的震級為3級以上時，發布震源和地震規模情報；在預測震級為1級以上時，發布各地地震的震級速報；根據各地地震的震級數據，預測地震的震級為4級以上時，發布每平方公裡的震級分布圖等地震情報。
海嘯災害的監測預警
為實時預警海嘯災害，日本氣象廳在全國設有 100個海嘯觀測點， 24小時不間斷監測海嘯災害。
據我國 《南方網》 3月14日報導： 「日本的海嘯預警全球水平最高」，地震後3分鐘內即可發布海嘯警報。日本氣象海嘯預警水平高主要是依靠存放海嘯數值模式模擬出各種數據的 《海嘯資料庫》。海嘯災害大多是因地震引起海底地殼變動而引發的。一旦發生大地震，海嘯往往隨即襲來，即便使用最先進的大型電子計算機計算也可能來不及發布海嘯警報。儘快發布海嘯警報必須首先求出地震的震中、地震的規模；預先對可能發生海嘯的斷層進行數值模擬並將模擬的結果存入 《海嘯資料庫》。在發生地震時，迅速檢索 《海嘯資料庫》，推定海嘯波的高度、海嘯波到達沿岸的時間，進而發布海嘯警報。
模擬計算到達沿岸的海嘯波高度和到達沿岸的時間，需要進行海底地殼變動計算和海嘯傳播計算。計算海底地殼變動需要規定斷層，斷層的大小可參考過去的地震確定。斷層的水平位置和深度及斷層的大小和斷層的滑動可根據震級換算出來。
日本氣象廳將全國沿海地區劃分為66個海嘯預報區，預報、警報各預報區的海嘯波高度和到達的時間。
地震引起的海底地殼上下變動，會使海面產生凹凸並向四面八方擴展。將最先產生的海面凹凸狀態作為海嘯波的初始波源，並將海嘯傳播的海域劃分為多個橫豎網格，對應各個橫豎網格的海嘯波高度和傳播速度，可計算出海嘯到達沿岸各預報區的海嘯波高和到達時間，進而發布沿岸各預報區的海嘯警報。
儘管 「日本的海嘯預警全球水平最高」，但3月11日的大海嘯離海岸近，氣象廳雖然已發布了海嘯警報，人們也很難避難；海嘯警報只能最大限度減少海嘯災害造成的損失，不能完全避免災害。
火山災害的監測預警
為預防、減少火山災害，氣象廳從2007年12月1日開始對全日本的活火山，發布火山噴火預報、警報。
氣象廳對全日本的活火山，進行活動頻度、活動規模等常規觀測；當發現火山活動異常時，氣象廳及其鄰近的氣象臺站會增加臨時觀測。臨時觀測包括遠望觀測 （觀測項目包括火山噴火狀態、噴出物、聲響、發光等）和現場觀測 （觀測項目包括火山噴出氣體的溫度、地溫、火山口內外的地形及噴火的狀態、噴出物、聲響、發光、震動等）。根據綜合分析常規觀測、臨時觀測的結果，氣象廳發布火山噴火情報、預報、警報。 （來源於2011年3月17日《中國氣象報》 作者：張慶陽）