Para cada iteração do loop, você precisa extrair os dígitos após "P" e usá-los no nome do arquivo csv:
in_dir=/mnt/data/service/fmriprep/geht
out_dir=/mnt/data/service/corr_graph
for dir in "$in_dir"/sub-P*; do
num=${dir##*P}
python 2_correlation.py -i "$dir" -o "$out_dir/correlation_P${num}.csv"
done