character_set_client , _connection e _results todos devem ser utf8mb4 para que aquele bolo seja comestível.

Algo, em algum lugar, está definindo um subconjunto desses individualmente. Vasculhe as configurações do my.cnf e do phpmyadmin -- algo não está configurando os três.

Se SET NAMES utf8mb4 for executado, todos os três configurados corretamente.

O sol brilhou porque tem apenas 3 bytes - E2 98 80; utf8 é suficiente para codificações utf8 de 3 bytes de caracteres Unicode.