Po dwóch otrzymanych odpowiedziach (żadna z nich nie była kompletna, więc napisałem własną), to, co ostatecznie zrobiłem, wygląda następująco:
UPDATE Table AS target
INNER JOIN
(
select category, appearances_sum
from Table T inner join (
select category as cat, sum(appearances) as appearances_sum
from Table
group by cat
) as agg
where T.category = agg.cat
group by category
) as source
ON target.category = source.category
SET target.probability = target.appearances / source.appearances_sum
Działa bardzo szybko. Próbowałem również z skorelowanym podzapytaniem, ale było znacznie wolniejsze (rzędy wielkości), więc trzymam się sprzężenia.