Any solutions how I can solve the issue?
mv file_2.bz2 file.bz2
Além disso, você pode usar bunzip2 em vez de bzip2 -d . A opção -c para bzip2 é desnecessária no seu caso de uso.
Escrever dados compactados no lugar é um negócio muito complicado, porque o fator de compactação varia através do arquivo. Então não vá lá.
No seu caso, sort está armazenando o arquivo inteiro de qualquer maneira. Portanto, deve ser fácil em princípio, mas na verdade não existe uma maneira fácil de fazer isso.