>>100
すみません。
いろいろ調べていたら、下記記事を見つけました。

http://blog.cheki.net/archives/349

起きている現象がこの記事の理由と同じなのかよくわかりませんが、
似たような現象だったのでSET NAMES utf8をかましたら文字化けせず正常に表示されました。
PHPからshow variables like "char%"を発行したことはなかったので、勉強になりました。
ありがとうございました。