On post-pandemic short-term forecasting of quarterly air passenger traffic at Polish airports

Abstract

The COVID-19 pandemic caused a structural break in air passenger traffic dynamics, limiting the reliability of forecasting models based on long pre-pandemic time series. This study addresses the problem of short-term forecasting of quarterly total air passenger traffic at major Polish airports under post-pandemic market conditions. The research focuses on Warsaw Chopin Airport, Kraków-Balice, Gdańsk Lech Wałęsa Airport, Katowice-Pyrzowice, Wrocław-Starachowice, Poznań-Ławica, Rzeszów-Jasionka and Szczecin-Goleniów. The purpose of the article is to assess whether forecasting models based only on recent post-COVID data can provide reliable short-term predictions of passenger traffic.
The empirical analysis uses quarterly statistical data published by the Polish Civil Aviation Authority. For most airports, the modelling period covers 2021–2024, while forecasts are generated for the four quarters of 2025 and compared with actual observations. For Szczecin-Goleniów Airport, due to the specific traffic dynamics, an additional modelling approach based on 2022–2025 data is considered. Two time-series forecasting methods are applied: ARIMA and ETS models implemented in the R environment. Forecast accuracy is evaluated using standard error metrics, including ME, RMSE, MAE, MAPE and MASE, as well as the Ljung-Box test and the corrected Akaike information criterion.
The results show that post-pandemic quarterly passenger traffic at Polish airports demonstrates a stable seasonal pattern, although its scale and recovery dynamics differ across airports. ARIMA models generally provide better fit and forecasting performance for most airports, while ETS modelling is more appropriate in selected cases. The findings confirm that excluding pre-pandemic observations may improve short-term forecasting accuracy when the market has entered a new structural phase after COVID-19 and subsequent geopolitical disruptions. The study contributes to the methodological discussion on air transport forecasting by demonstrating the practical value of using post-break data windows instead of mechanically extending historical series across structurally incomparable periods.

Keywords

air transport, airport, passenger traffic, short-term forecasting, ARIMA, ETS, seasonality, Poland

Анотація

Пандемія COVID-19 спричинила структурний розрив у динаміці авіапасажирських перевезень, що обмежує надійність прогнозних моделей, побудованих на основі довгих допандемічних часових рядів. У статті розглянуто проблему короткострокового прогнозування квартального загального авіапасажиропотоку в основних аеропортах Польщі в умовах постпандемічного розвитку ринку. Дослідження охоплює Warsaw Chopin Airport, Kraków-Balice, Gdańsk Lech Wałęsa Airport, Katowice-Pyrzowice, Wrocław-Starachowice, Poznań-Ławica, Rzeszów-Jasionka та Szczecin-Goleniów. Метою статті є оцінювання того, чи можуть прогнозні моделі, побудовані лише на основі актуальних пост-COVID даних, забезпечувати надійне короткострокове прогнозування пасажиропотоку.
Емпіричний аналіз ґрунтується на квартальних статистичних даних, оприлюднених Управлінням цивільної авіації Польщі. Для більшості аеропортів період моделювання охоплює 2021–2024 роки, тоді як прогнози сформовано для чотирьох кварталів 2025 року та зіставлено з фактичними спостереженнями. Для аеропорту Szczecin-Goleniów, з огляду на специфічну динаміку пасажиропотоку, додатково розглянуто підхід до моделювання на основі даних за 2022–2025 роки. У дослідженні застосовано два методи прогнозування часових рядів: моделі ARIMA та ETS, реалізовані в середовищі R. Точність прогнозування оцінено за допомогою стандартних метрик похибки, зокрема ME, RMSE, MAE, MAPE та MASE, а також тесту Льюнга–Бокса і скоригованого інформаційного критерію Акаіке.
Результати дослідження показали, що постпандемічний квартальний пасажиропотік у польських аеропортах демонструє стійку сезонну структуру, хоча масштаби та темпи відновлення відрізняються між окремими аеропортами. Моделі ARIMA загалом забезпечують кращу якість апроксимації та прогнозування для більшості аеропортів, тоді як моделювання ETS є доцільнішим в окремих випадках. Отримані результати підтверджують, що виключення допандемічних спостережень може підвищити точність короткострокового прогнозування в умовах, коли ринок увійшов у нову структурну фазу після COVID-19 та подальших геополітичних зрушень. Дослідження робить внесок у методологічну дискусію щодо прогнозування в авіаційному транспорті, демонструючи практичну цінність використання посткризових часових вікон замість механічного продовження історичних рядів через структурно непорівнювані періоди.
.

Ключові слова

авіаційний транспорт, аеропорт, пасажиропотік, короткострокове прогнозування, ARIMA, ETS, сезонність, Польща

Back to Table of Contents No 37 (2026)

Antonova A.O. PhD, Associate Professor, Professor Transport Technologies and Systems Department of National University “Kyiv Aviation Institute” (Ukraine)

ORCID –  0000-0003-1488-9309
Researcher ID    GXM-6759-2022
Scopus author id: –  35222885500
E-Mail:  anna.antonova@npp.kai.edu.ua

1. Borucka, A., Parczewski, R., Kozłowski, E., & Świderski, A. (2022). Evaluation of air traffic in the context of the Covid-19 pandemic. Archives of Transport, 64(4), 45-57.  https://doi.org/10.5604/01.3001.0016.1048
2. Drop N. and Bohdan A. (2025). Application of the Holt–Winters Model in the Forecasting of Passenger Traffic at Szczecin–Goleniów Airport (Poland). Sustainability, 17(14), 6407; https://doi.org/10.3390/su17146407.
3. Hydzik, P., Nycz, M., & Sobolewski, M. (2021). An Estimation of the Number of Lost Airport Passenger Services as a Result of the Covid-19 Pandemic in Poland. European Research Studies Journal, 24(4), 753-762. https://doi.org/10.35808/ersj/2625
4. Sobczuk,S., Borucka,A. (2025). Passenger Air Transport in Poland and Selected European Countries in the Face of COVID-19: A Post-Pandemic Comparative Analysis. Sustainability, 17, 11026. https://doi.org/10.3390/su172411026
5. Gołda, P., Cur, K., Izdebski, M., Świergolik, S., & Radomyski, A. (2023). Development of aviation infrastructure in selected European countries: statistical analysis and implications. Aviation and Security Issues, 4(2), 107-137. https://doi.org/10.55676/asi.v4i2.82
6. Air traffic in Poland: passenger transport, air operations and cargo in 2024. Publisher: Urząd Lotnictwa Cywilnego. Availability date: 11 June 2025. https://dane.gov.pl/en/dataset/4860
7. Hyndman, R. J. (2014). Forecasting: Principles & Practice. https://robjhyndman.com/uwafiles/fpp-notes.pdf
8. ACI Guide to World Airport Traffic Forecasts. (2016). https://store.aci.aero/wp-content/uploads/2017/09/CI_Guide_to_World_Airport_Traffic_Forecasts_2016.pdf