A locução prepositiva «por sobre» está registada em vários dicionários da língua portuguesa.
Frequentemente, «por sobre» acompanha a ideia de «passar um obstáculo sem que este seja tocado».
O contexto pode determinar o uso desta locução. Não é previsível que alguém diga «o avião passou por sobre a cidade», pois sobre é suficiente.
No caso de «olhou por sobre os ombros», a locução «por sobre» coloca o olhar bem por cima dos ombros.