形成水位差的主要原因認為有兩個：一是改變海水密度的熱膨脹所產生的效果，以及鹽分濃度的不同；二是與風的應力保持平衡的水位的傾斜，以及有海流時加上的、與科氏力（地球自轉的偏向力）保持平衡的水位的傾斜。”

在巴拿馬運河的太平洋一側，被稱為熱帶幅合區的對流層下層的溼潤大氣形成了一個東西向伸展的輻合帶。在這個區域內，雨量十分充沛。因此，巴拿馬運河太平洋一側的鹽分濃度就低於大西洋一側，海水密度變小。山形教授說：“巴拿馬運河太平洋一側與大西洋一側相比，每立方厘米的表層海水密度要低約0.001克。但是，由於海洋深層水流動性差，水壓幾乎不變，因此海平面產生50釐米的水位差，其低密度層必須深達500米，這顯然是一個過高的估計，所以除此之外，還應該有另外的原因。”

伸向巴拿馬運河太平洋一側的熱帶輻合區經常刮南風（信風），這種信風對升高水位也起到了推波助瀾的作用。山形教授說：“由於要與信風的應力保持平衡，就產生了水位的傾斜。這樣，巴拿馬運河太平洋一側的海平面就被保持在一個高水位上。與此同時，在大西洋一側，蓋亞那海流沿著巴拿馬北側海域，流向墨西哥灣，即向西流動。伴隨這股海流產生的水位傾斜，使巴拿馬運河大西洋一側沿岸水域的水位降低，而離岸較遠的近海海域的水位升高。”總之，形成巴拿馬運河北側和南側的水位差是與全球大氣和海洋的系統有關的。