Acho que a resposta tem a ver com a concorrência.
Se você quiser voar de Madri para o Rio de Janeiro com uma parada, você tem muitas opções. Você pode voar TAM (via São Paulo), TAP Portugal (via Lisboa), American (via Nova York ou Miami), KLM (via Amsterdã), Air France (via Paris), etc, etc. (Encontrei estes com Kayak. ) Há muita concorrência e isso tende a diminuir as tarifas.
No entanto, se você quiser voar de Madri a São Paulo sem escalas, suas únicas opções são a TAM, a Iberia e (surpreendentemente) a Air China (embora apenas duas vezes por semana). Há menos competição, então as tarifas podem tender a ser mais altas, e isso pode exceder o efeito do custo do voo extra GRU-GIG.
Como exemplo mais exagerado, do meu aeroporto de origem em Ithaca (ITH), vi frequentemente o ITH-EWR-SFO (um total de 4400 km) com um preço inferior ao ITH-EWR (que é de apenas 275 km). Existem três companhias aéreas diferentes que fornecem o serviço one-stop ITH-xxx-SFO, mas apenas uma que voa sem interrupção para o ITH-EWR.
Este é o motivo pelo qual a bilheteria oculta às vezes pode ser vantajosa e por que as políticas de companhias aéreas geralmente a proíbem.